發(fā)布時(shí)間:2023-04-26
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隨著機(jī)械的進(jìn)步和汽車內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展,對(duì)設(shè)備的負(fù)荷、速度、溫度提出了更高的要求,為了保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行,有必要在潤(rùn)滑油中加入各種添加劑復(fù)合使用,以提高潤(rùn)滑油的各種物理化學(xué)性質(zhì)和潤(rùn)滑性能。
目前,市場(chǎng)所售的潤(rùn)滑油中,基礎(chǔ)油所占的比例70%-99%,決定著潤(rùn)滑油基本理化性質(zhì)和某些特性,添加劑的含量雖然極少,但能起到改變潤(rùn)滑油已有性能并賦予潤(rùn)滑油新的性能以滿足機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵作用。
潤(rùn)滑油添加劑種類繁多,功能各異,按其功能劃分可分為抗氧化劑、降凝劑、分散劑、乳化劑、抗乳化劑、抗泡劑等(通過(guò)自身的理化性質(zhì)來(lái)改善基礎(chǔ)油的性能)以及抗磨劑、防銹劑、防腐劑等(通過(guò)與金屬相互作用形成油膜起到保護(hù)金屬表面的作用)。
近年來(lái),潤(rùn)滑油中使用各種類型和功能的添加劑使其趨向復(fù)雜多功能材料轉(zhuǎn)變,下面就為大家詳細(xì)講解一下幾種常見(jiàn)的潤(rùn)滑油添加劑。
1.抗氧化劑
大部分機(jī)械設(shè)備由金屬或金屬合金材料組成,這些設(shè)備長(zhǎng)期在開放體系中運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生熱量導(dǎo)致溫度升高發(fā)生化學(xué)變化致使?jié)櫥桶l(fā)生變質(zhì),并在設(shè)備的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生對(duì)設(shè)備有腐蝕性的酸性物質(zhì),造成設(shè)備的腐蝕。
同時(shí)生成積碳、膠狀物和漆膜等物質(zhì)堵塞管道,引發(fā)設(shè)備故障和運(yùn)行問(wèn)題。抗氧化劑添加劑能夠通過(guò)極性分子來(lái)提高潤(rùn)滑油的氧化安定性,延緩氧化過(guò)程,并且在金屬表面形成具有抗磨性的防護(hù)膜,將具有腐蝕性的酸性物質(zhì)與金屬材料隔絕開,避免了設(shè)備在運(yùn)行中受到腐蝕和氧化,從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
研究表明,烴類潤(rùn)滑劑的氧化是一個(gè)自氧化過(guò)程,其反應(yīng)機(jī)理就是自由基的鏈反應(yīng)機(jī)理,包括四個(gè)不同的反應(yīng)階段:鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈支化和鏈終止。鏈引發(fā)階段是烴類在金屬離子、熱或光的激發(fā)下從碳?xì)浞肿又谐湓佣纬勺杂苫倪^(guò)程。
碳?xì)浠衔锏幕旌衔镆话悴粫?huì)以所預(yù)測(cè)的方式氧化,需要將單個(gè)組分的預(yù)期效果相疊加。已研究出的抗氧化劑能**降低氧化速率。
抗氧化劑可以通過(guò)兩種方式起作用,一種是通過(guò)與在鏈傳遞過(guò)程中形成的自由基反應(yīng)生成穩(wěn)定的產(chǎn)物,防止該特定鏈在反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)一步參與反應(yīng)。另一種是能夠通過(guò)金屬支承面或金屬離子,從而抑制了對(duì)氧化反應(yīng)的催化作用。常用的鏈終止添加劑有有機(jī)芳香胺、酚或硫化物等。
2.潤(rùn)滑劑和極壓抗磨劑
設(shè)備的運(yùn)行伴隨著一定的摩擦與磨損,長(zhǎng)期的摩擦?xí)乖O(shè)備的可靠性、耐久性、能量利用率**降低。為了降低設(shè)備的摩擦損失并延緩其使用壽命,***的方法是合理使用潤(rùn)滑劑和極壓抗磨劑。潤(rùn)滑劑含有大量的活性物質(zhì),這些極性分子可以在兩個(gè)相互作用面之間形成吸附膜,利用這種吸附膜為摩擦面提供潤(rùn)滑,減少摩擦降低磨損,因此潤(rùn)滑劑也被稱為減摩劑。常見(jiàn)的潤(rùn)滑劑有脂肪酸、植物油脂等。
潤(rùn)滑劑在低速高負(fù)荷或高速?zèng)_擊負(fù)荷摩擦的極壓條件下會(huì)發(fā)生燒結(jié)、擦傷。當(dāng)金屬表面承受較大載荷或當(dāng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快時(shí),由于局部壓力過(guò)大,金屬焊接在一起,金屬表面會(huì)直接接觸,使得摩擦更劇烈,并產(chǎn)生大量的熱,抗磨劑在金屬表面形成的潤(rùn)滑膜會(huì)遭到破壞。
因此,需要加入一種比抗磨劑更有效的添加劑,這種添加劑是極壓抗磨劑。極壓抗磨劑中含有硫、磷、氯等活性物質(zhì),這些活性物質(zhì)在摩擦面上和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成熔點(diǎn)和剪切力都比原金屬低的化學(xué)反應(yīng)膜,將兩個(gè)金屬表面分開,從而避免了高速高載或高溫條件下金屬表面發(fā)生擦傷、燒結(jié)、卡咬和磨損,并能夠提高金屬的承載能力以適應(yīng)苛刻工況下的潤(rùn)滑要求。
在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中抗磨劑與極壓添加劑沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分界線。通常,抗磨劑設(shè)計(jì)成在正常工況下生成表面沉積膜,從而降低連續(xù)中等的磨損速率;而極壓添加劑則在苛刻工況下迅速反應(yīng)生成保護(hù)膜,防止更多的危害發(fā)生。有些添加劑在某一應(yīng)用中被歸類為抗磨劑而在另一應(yīng)用中卻被認(rèn)為是極壓劑;有些又兼具極壓和抗磨兩種性質(zhì),因此一般將其統(tǒng)稱為極壓抗磨劑。
3.降凝劑
隨著新的機(jī)械設(shè)備朝著大功率、高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速和環(huán)境友好的方向發(fā)展,對(duì)內(nèi)燃機(jī)油也提出了更高的要求,要求既能在嚴(yán)寒的環(huán)境下易傾倒和泵送,又能在高溫條件下不易揮發(fā),保證潤(rùn)滑油在冷的發(fā)動(dòng)機(jī)和預(yù)熱后的活塞壁*熱區(qū)域正常工作。在大多數(shù)情況下,直餾石油混合物不符合當(dāng)前操作條件所規(guī)定的黏度要求,這就需要添加可以提高潤(rùn)滑油冷流動(dòng)特性的降凝劑。降凝劑,也稱為低溫流動(dòng)性改進(jìn)劑、蠟晶改良劑。
這一類添加劑也是由極性化合物組成,主要是用來(lái)降低潤(rùn)滑油的凝固點(diǎn),能夠保證其在低溫環(huán)境下正常使用。沒(méi)有降凝劑的加入,大部分潤(rùn)滑油由于自身黏度太大在低溫下無(wú)法流動(dòng),可能會(huì)形成凝膠,*終導(dǎo)致機(jī)械需要潤(rùn)滑的體系*有少許或沒(méi)有潤(rùn)滑油在此體系中流動(dòng)。
降凝劑多為聚合物或縮合物,如長(zhǎng)鏈烷基酚、丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯及聚α-烯烴等,其烷基鏈與石蠟烴結(jié)構(gòu)類似,能夠改變潤(rùn)滑油蠟晶的尺寸和形狀,使其不能形成有序的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),這些共結(jié)晶保證了潤(rùn)滑油在低溫下仍能保持良好的流動(dòng)性,擴(kuò)大了潤(rùn)滑油的溫度適用范圍。
4.黏度指數(shù)改進(jìn)劑
黏度是衡量潤(rùn)滑油性能的重要參數(shù)之一。黏度隨溫度、壓力等條件的變化而發(fā)生變化,如溫度降低時(shí)基礎(chǔ)油黏度增大,甚至凝固而無(wú)法正常使用;溫度升高后基礎(chǔ)油黏度降低,不能有效地起到減摩抗磨作用,這樣就會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)油的適用溫度范圍受到很大限制。
為了滿足基礎(chǔ)油的低溫流動(dòng)性能以及高溫潤(rùn)滑性能,通常需在所使用的較低黏度的基礎(chǔ)油中加入油溶性鏈狀高分子聚合物來(lái)降低潤(rùn)滑油的黏度隨溫度的變化程度,提高潤(rùn)滑油的黏度指數(shù),即黏度指數(shù)改進(jìn)劑。
黏度指數(shù)改進(jìn)劑又叫增黏劑,主要用于內(nèi)燃機(jī)機(jī)油、液壓油、自動(dòng)傳動(dòng)液和齒輪油中。此外,黏度指數(shù)改進(jìn)劑還具有稠化基礎(chǔ)油,改善油品的黏溫性能,使油品具有良好的高溫潤(rùn)滑性和低溫流動(dòng)性,降低潤(rùn)滑油的消耗等作用。
作為黏度指數(shù)改進(jìn)劑的高分子聚合物在不同溫度的潤(rùn)滑油中以不同形態(tài)存在,進(jìn)而對(duì)黏度產(chǎn)生不同影響。在低溫下,高分子聚合物呈線圈卷曲狀態(tài),其流體力學(xué)體積變小,使基礎(chǔ)油的內(nèi)摩擦減小、運(yùn)動(dòng)黏度相對(duì)變??;溫度升高則出現(xiàn)相反的作用。并且高分子聚合物的體積遠(yuǎn)大于相對(duì)分子質(zhì)量較小的基礎(chǔ)油,因此可以稠化基礎(chǔ)油。
5.防銹防腐劑
銹蝕是鐵在空氣中與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的一種腐蝕形式,由于水的催化作用,隨著濕度的增加銹蝕加重,銹蝕會(huì)引起設(shè)備的效率降低和設(shè)備及其零件的損壞。發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在潮濕的條件下存放或在極端惡劣的環(huán)境下運(yùn)行極易發(fā)生銹蝕?;A(chǔ)油本身不足以達(dá)到防銹這一目的,需在潤(rùn)滑脂中添加阻止鐵銹(或鐵氧化物)生成的**鎖水添加劑來(lái)防止銹蝕的發(fā)生。
常見(jiàn)的防銹防腐添加劑屬于強(qiáng)極性的活性油溶性基團(tuán),其性能與其極性、烴基基團(tuán)大小、鏈型有關(guān),通過(guò)物理吸附吸附在金屬表面,形成分子保護(hù)層,得以避免光、水分、濕度和空氣的影響,從而達(dá)到防止金屬發(fā)生銹蝕的目的。
6.金屬清潔劑
金屬清潔劑是現(xiàn)在各種內(nèi)燃機(jī)油中的重要添加劑之一,占潤(rùn)滑油添加劑生產(chǎn)總量45%~50%,主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)油、拖拉機(jī)液壓油、傳動(dòng)液等用量大的潤(rùn)滑油。它可以中和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中氧化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)和燃燒產(chǎn)物,分散潤(rùn)滑油中的極性氧化產(chǎn)物,防止油品的銹蝕和腐蝕。
同時(shí)控制沉積物生成膠質(zhì),對(duì)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各個(gè)部件發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。和大多數(shù)添加劑一樣,金屬清潔劑中含有表面活性的極性基團(tuán)及親油碳?xì)浠鶊F(tuán),碳?xì)浠鶊F(tuán)具有適當(dāng)分子鏈長(zhǎng),以確保良好的油溶性。
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