潤滑油的學科范圍

1、目錄1. 潤滑油的學科范圍2. 潤滑油的機理3. 潤滑材料4. 礦物潤滑油5. 合成潤滑劑簡介6. 潤滑脂7. 從新認識潤滑材料8. 潤滑材料使用潤滑的學科范疇潤滑油屬于摩擦學的范疇，摩擦學就是研究相對運動中相互作用表面的理論和實踐。1 潤滑的機理 在存在相對運動的對偶表面之間加入潤滑材料，把對偶表面之間的摩擦轉(zhuǎn)化為潤滑材料的內(nèi)摩擦。2 潤滑材料2.1.又稱潤滑介質(zhì)或潤滑劑，是具有特定物理，化學性能的物質(zhì)，用于加入相互作用對偶表面之間，具有較強的承載負荷的能力，其內(nèi)摩擦系數(shù)遠小于對偶表面之間的摩擦系數(shù)，這些潤滑材料可以使液體，固體，半固體，以及氣體等。2.2.按照材料的存在狀態(tài)分為： 液體潤滑

2、劑-潤滑劑 半固體潤滑劑-潤滑脂 固體潤滑劑-石墨，二硫化鉬等按照選用的基礎油種類礦物潤滑劑-基礎油來源于石油合成潤滑油-基礎油經(jīng)化學合成3. 礦物潤滑油3.1組成原油石油基礎油 潤滑油產(chǎn)品 添加劑潤滑油組成基礎油添加劑典型的潤滑油成分75%-99%基礎油1%-25%添加劑3.2基礎油3.2.1概述 石油的主要組成元素是碳和氫,總含量為95%-99.5%,碳氫化合物成為烴,基礎油主要由烷烴,環(huán)烷烴和芳香烴等烴類組成,沸點一般高于300攝氏度.潤滑油的化學組成異常復雜,主要是由于其中有機化合衍生物和同素異構(gòu)體眾多面造成的,潤滑油的粘度,氧化性就是有這些烴類的組成決定.3.2.2基礎油化學組成與流

3、變性的關(guān)系 潤滑油流變性由粘度,粘溫特性和低溫流動性來衡量,與餾分的沸點范圍和化學組成有直接關(guān)系,如多環(huán)短側(cè)鏈的環(huán)狀烴,溫度降低時粘度積聚增大,如正構(gòu)烷烴和正構(gòu)長側(cè)鏈的環(huán)烷烴,雖然粘溫特性好,但本身熔點高,低溫易結(jié)晶,使油品低溫時喪失流動性.3.2.3.基礎油化學組成與抗氧化性的關(guān)系 烴類是較穩(wěn)定的化合物,常溫或不太高的溫度不能直接與空氣中的氧分子發(fā)生反應,但高溫和光照可使這種反應發(fā)生,哪怕極少也能引起其他烴類的鏈鎖的氧化,這是烴類氧化鏈鎖反應的特點.1) .烷烴的氧化,較高溫度下,氧化生產(chǎn)醇,醛,酮,焌酸或羥基酸等含氧化合物，深度氧化生產(chǎn)基酸和烴基酸的縮合物膠狀沉淀。2) .環(huán)狀烴氧化時，會

4、導致破裂生產(chǎn)羥基酸或醛酮酸，進一步生產(chǎn)內(nèi)酯和聚醚，成為膠狀沉淀，懸浮在油液中，沉淀在機件表面是形成附著性強而堅韌的漆膜把機件粘結(jié)在一起。3) .芳香烴的氧化，芳香烴的氧化產(chǎn)物為酚，深度氧化生成膠質(zhì)和瀝青，多環(huán)芳香烴流動性極差，易生成膠質(zhì)和瀝青，是必須除去的非理想組分。4) .膠質(zhì)的氧化，膠質(zhì)的氧化后生成沉渣，有抑制抗氧劑的作用，應在精制時除去。5) .基礎油中的氧，大部分存在于膠質(zhì)中，非理想組分。6) .基礎油中的硫,一部分存在于膠質(zhì)中,一部分存在芳香烴中,含硫芳香烴是天然抗氧劑.7) .基礎油中氮化合物,對抗氧性的影響不明確.3.2.4.潤滑油的合理組分1) .按粘度要求選擇合適的石油餾分,

5、制取高粘度的潤滑油選擇沸點較高的餾分,制取低粘度的潤滑油選擇沸點較低的餾分,各種餾分通過常減壓蒸餾獲得.2) .餾分選定后,應除去其中的多環(huán)側(cè)鏈的環(huán)狀烴和膠質(zhì),瀝青非理想組分,以提高餾分的粘溫性和抗氧性,利用溶劑精制達到.3) .再根據(jù)對油品凝固點的要求,除去餾分中的高熔點烴類,通過溶劑脫蠟改善油品的低溫流動性.4.1添加劑 為了改善潤滑油的物理化學性質(zhì),向潤滑油中加入一定量的其他組分,給潤滑油賦予新的性能和加強原有的性能,更好的滿足需要,這些組分稱之為潤滑油添加劑. 添加劑的分類: 一類是為改善潤滑油的物理性能的,如粘度指數(shù)改進劑,油性劑,降凝劑和抗泡劑等. 另一類是為改善潤滑油化學性能的,

6、有極壓抗磨劑,抗氧劑,防銹劑和清凈分散劑等.1. 清凈分散劑 包括清凈劑和分散劑,主要用于內(nèi)燃機油,使發(fā)動機內(nèi)部保持清潔,使生成的不溶性物質(zhì)呈膠體懸浮狀態(tài),不致進一步形成積碳,漆膜和油泥.具體表現(xiàn):酸中和作用,清凈分散劑具有堿性,能中和潤滑油氧化生成的酸,防止其進一步縮合,因而使漆膜減少,同時防止酸對金屬的腐蝕.(1) .增溶作用 清凈分散劑是一些表面活性劑,它能將本來在油中不能溶解的固體或液體增溶于由5-20個表面活性劑分子集合而成的膠束中心,將含油羥基,羥基含氧化合物,含硝基化合物,水分等增溶在膠束中,形成膠體,以防進一步氧化和縮合.(2) .分散作用 能吸附已經(jīng)生成的積碳和漆膜等固體小顆

7、粒,使之成為膠體溶液狀態(tài)分散在油中,阻止這些物質(zhì)進一步凝聚成大顆粒而粘附在機件上,或沉積為油泥.2. 抗氧化劑 潤滑油氧化通常經(jīng)歷引發(fā),蔓延和終止三階段,引發(fā)階段帶有一個氫原子的化學鍵會發(fā)生斷裂導致油品有機成分,R產(chǎn)生自由基,自由基為高活性組分,能與氧反應形成過氧化自由基,過氧化自由基通過與潤滑油更多成分反應,產(chǎn)生額外自由基R.最終2個自由基類型結(jié)合形成一個溫度化合物,此過程為終止階段,它將自由基從系統(tǒng)中剔除,盡管終止過程會消耗一些自由基,但只要外部條件存在,蔓延期間會產(chǎn)生更多自由基,如果不加抑制嗎,最終會導致全部油品組分破裂,抗氧劑與自由基發(fā)生反應,形成穩(wěn)定化學物種,有2種主要抗氧劑類型,即

8、基本抗氧劑和輔助抗氧劑.前者通過與自由基反應形成穩(wěn)定分子,從而抑制氧化作用,該反應通過式,金屬和金屬離子對烴類都有催化作用,因此還有一種金屬減活劑,分為2類,一類叫做螯合劑可以捕獲金屬離子,另一類叫表面鈍化劑可以覆蓋金屬表層,防止金屬和金屬離子對烴類氧化的催化作用.3. 極壓抗磨劑 是指在高溫,高壓的邊界狀態(tài)下,能和金屬表面形成高熔點化學反應膜,以防止金屬間發(fā)生熔接,咬粘,刮傷的添加劑,極壓抗磨劑一般分為有機硫化物,有機磷化物,氯化物和有機金屬鹽等,極壓抗磨劑的作用機理以有機硫化物為例,首先在金屬表面上形成吸附膜,負荷的增加時,金屬表面瞬間的溫度升高,金屬與有機硫化物反應生成硫醇鐵覆蓋膜起抗磨

9、作用,隨負荷進一步提高,生成硫化鐵固體膜起極壓作用.潤滑生成方法:(1) .常減壓蒸餾 利用石油中各組分的沸點差這一特性,通過常減壓裝置從石油中分離出各石油餾分,經(jīng)常減壓蒸餾塔,在400攝氏度以上只能得到低粘度的潤滑油料,溫度過高會有部分烴裂解,并在加熱爐中結(jié)焦,影響潤滑油質(zhì)量,利用外壓降低,沸點降低的原理,常用減壓蒸餾分離高沸點,高粘度的餾分350-500攝氏度,還有一部分重質(zhì)潤滑油料在減壓塔中也難以分離,留在減壓油渣中,這部分油料需要去掉其中的膠質(zhì),瀝青質(zhì)才能進一步的加工.(2).溶劑精制 用溶劑提取油中某些非理想組分來改變油品的性質(zhì)，經(jīng)溶劑精制后其粘溫性能，抗氧化性等性能都有很大改善，利

10、用溶劑對非理想組分的溶解度很大，而對理想組分的溶解度很小來提取非理想組分。（3）.溶劑脫蠟 為使?jié)櫥捅３至己玫牡蜏亓鲃有?必須將其中易于凝固的蠟除去,除蠟的方法有冷榨脫蠟,溶劑脫蠟和尿素脫蠟.(4) .丙烷脫瀝青 在減壓蒸餾中仍不能分離出來的分子量很大,沸點很高,烴類殘留在減壓油渣中,這些烴是制取高粘度潤滑油的良好原料,但必須去除其中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì),常用的方法是丙烷脫瀝青,利用液態(tài)丙烷在其臨界溫度附近對瀝青的溶解度很小而對油的溶解度很大的特性使油和瀝青分離.丙烷脫瀝青后的油和其他餾分一樣,經(jīng)過精制和脫蠟后一同進入下一道工序.(5).白土精制 經(jīng)過溶劑精制和脫蠟后，其質(zhì)量基本達到要求，但一般總

11、會含有未分離掉的溶劑，水分以及回收溶劑時加熱產(chǎn)生的某些大分子縮合物，膠質(zhì)和不穩(wěn)定化合物，來自加工設備的鐵屑等，為除去這種雜質(zhì)，改善油品顏色，提高安定性，降低殘?zhí)?，還需要一次補充精制，常用方法白土處理，白土精制利用活性白土的吸附能力，使各種雜質(zhì)吸附在活性白土上，然后濾去白土除去的雜質(zhì)。（6） 潤滑油加氫 潤滑油加氫是生產(chǎn)潤滑油的一種新工藝,即通過潤滑劑的作用,潤滑劑原料和氫產(chǎn)生各種反應,目的是:1除去硫 氧 氮 等雜質(zhì),2將非理想組分轉(zhuǎn)化為理想組分.3同時裂解產(chǎn)生少了的氣體,燃料油組分.(7) .潤滑油品種的開發(fā) 有了高質(zhì)量的基礎油組分和添加劑，不等于就能生產(chǎn)高質(zhì)量的潤滑油，因為潤滑油各組分的配

12、伍很重要的，配伍越好，幾種添加劑的效果大于每種添加劑單獨使用的總和，配伍不好，添加劑相互之間的作用可以抵消，潤滑油的研制實際上就是探索基礎油和添加劑的最佳組分，篩選出具有最佳負荷效果的添加劑組合和劑量，即最佳配方。（8) .潤滑油產(chǎn)品的調(diào)和 調(diào)和是潤滑油制備過程中最后一道重要工序，按照配方，將潤滑油各基礎組分和添加劑按比例，順序加入調(diào)和容器，用機械攪拌，抽送循環(huán)，管道靜態(tài)混合等方法調(diào)和均勻，然后按照產(chǎn)品標準采樣分析合格后正式成為產(chǎn)品。4.潤滑油的作用 1.減壓抗磨2.冷卻3.密封4.抗腐蝕防銹5.清凈沖洗6.應力分散和緩沖7.動能傳遞 動力粘度:液體在一定切應力下流時內(nèi)摩擦力的度量,其值等于所

13、加在液體的切應力與切應變率之比 粘溫性能:指潤滑油粘度隨溫度變化而變化的程度,隨溫度變化而變化的程度小,說明粘溫性能好,反之說明差,衡量粘溫性能的參數(shù)有粘度指數(shù)和粘度比,潤滑油壓力增加,粘度增大,壓力低于5PMA,油的粘度變化很小,壓力超過20PMA,粘度隨壓力變化顯著,壓力達到40-50PMA,粘度是大氣壓粘度的2倍,如果越大變成蠟質(zhì)狀態(tài)物.4.1潤滑油理化性能 1.密度 2.顏色3.閃點和燃點4.凝點和傾點5.水分6.機械雜質(zhì)7.殘?zhí)?.灰分和硫酸鹽水分9.酸值 堿值 和中和值 10.水溶性酸和堿11.防銹性12.防腐性13.抗泡性14.抗乳化性15.氧化安定性16.水解安定性17.與橡膠

14、適應性4.2潤滑油的分類 我國潤滑油的分類是按照潤滑油劑的應用場合分類的,現(xiàn)行國家標準時GB7631 1-87 潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品的分類第一部分,采用國際標準ISO6743/0-1981.4.3主要潤滑油種類的介紹 內(nèi)燃機油:又稱發(fā)動機油,是消耗量最大的潤滑油產(chǎn)品,占年消耗總量的40%以上.用于潤滑內(nèi)燃發(fā)動機的潤滑,通常分為汽油機油,柴油機油,和汽機油和柴油機通用油,專用品種油二沖程汽油機油,船用柴油機油,鐵路機車有柴油機油,試車用柴油機油,坦克發(fā)動機油,飛機發(fā)動機油等.1. 內(nèi)燃機油基本性能:1良好的粘溫性能,較強的粘度,2較強的抗氧化能力.較好的溫定性,3良好的清凈分散性,4良好的潤滑性,抗

15、磨性5良好的抗腐蝕性和酸中和性6良好的抗泡沫性2. 內(nèi)燃機油分2種:是以按使用性能分類,二是按照粘度分類,每種內(nèi)燃機油包括使用性能分類及粘度分級2個方面.國際通用的內(nèi)燃機油性能分類 由美國汽車工程師學會(SAE),美國材料試驗學會(ASTM),美國石油公會(API)共同制定的API使用性能分類(SAE J183-89) 柴油機油: CA CB CC CD CD-2 CF-4 二沖程汽車機油:TSC-1 TSC-2 TSC-3 TSC-4 我國內(nèi)燃機油性能分類:現(xiàn)國標為:GB/T7631.3-1995 5.1合成潤滑劑種類 已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的合成潤滑油有下列6類,應用分類分散在各類潤滑油類型中,沒有專門分類,1有機脂2合成烴3聚醚4聚硅氧烷5含氟油6磷酸酯5.2合成潤滑油劑特性 與礦物油相比,合成潤滑油有下列性能1較好的高溫性能2優(yōu)良的粘溫和低溫性能3較低的揮發(fā)性4優(yōu)良的化學穩(wěn)定性5抗燃性6抗輻射性7與橡膠密封性的適應性8對金屬的作用6潤滑脂 潤滑脂是將稠化劑分散與基礎油中所形成的一種穩(wěn)定的固體或半固體產(chǎn)品,通常會加入某種特性的添加劑和填料,潤滑脂的組成有基礎油,稠化劑,添加劑.6.1基礎油 潤滑脂的基礎油即液體潤滑油,占潤滑脂總量的70%-90%,潤