潤滑油脂(潤滑油和潤滑脂的統稱)作為日常機械零部件正常運轉不可或缺的一部分,一直伴随着我們的日常生活。古有“載脂載舝(xiá),還車言邁。”意思為“車軸上油插緊鍵,直奔故鄉跑得歡。”表明衛國時期已經有給車子潤滑的意識了。各種各樣的潤滑油脂在設備中起到潤滑最基本的作用,保障設備安全運轉,被譽為“工業的血液”。潤滑油脂的作用包括潤滑、冷卻、防腐、密封、傳熱、清洗、傳遞動力等作用。
圖1 内燃機中的潤滑油
潤滑油作為我們比較常見常用的潤滑劑,一般由基礎油和添加劑兩部分組成。基礎油不僅是添加劑的載體,更重要的是潤滑油的主體。在成品潤滑油當中,基礎油所占比例随潤滑油的品種和質量的不同而各有差異,一般發動機油中含有80%左右的基礎油。基礎油主要包括礦物型基礎油(礦物油)和采用化工合成得到的合成基礎油(合成油)兩大類。礦物油一般是通過石油蒸餾、物理分離和化學改質而得到,礦物油應用廣泛,用量大,價格低廉,來源充足,且性能已能滿足絕大部分的潤滑油要求。而對于特殊工況,類似于超高(低)溫等,礦物油不能滿足要求,要用一些特殊性能的合成油,擁有極強的抗氧化穩定性和極好的低溫流動性。
基礎油的分類美國石油協會(American Petroleum Institute,縮寫API)和歐洲潤滑油工業技術協會(Association Technique de l"Industrie Européenne des Lubrifiants,縮寫ATIEL)在20世紀90年代後期共同提出了新的基礎油分類法,該分類依據基礎油中飽和烴含量、硫含量和粘度指數(Viscosity Index,縮寫VI。粘度指數表示一切流體粘度随溫度變化的程度。粘度指數越高,表示流體粘度受溫度的影響越小,粘度對溫度越不敏感。),按照這三項指标将基礎油劃分為五類(表1)。
表1 美國石油協會(API)基礎油分類
Ⅰ類基礎油:屬于常規基礎油,采用傳統的“老三套”工藝(溶劑精緻、溶劑脫蠟、白土補充精緻)生産的基礎油,其氧化安定性不好,蒸發損失比較大,粘度指數比較低,硫含量比較高。
Ⅱ類和Ⅲ類基礎油:采用現代加氫工藝生産的基礎油可能是Ⅱ類和Ⅲ類油。Ⅱ類基礎油屬于常規減壓瓦斯油、加氫裂化尾油脫脂後加氫生産的産品。Ⅲ類基礎油需要用含氫量較高的原料脫蠟。
Ⅳ類基礎油:主要是聚α烯烴(PAO),以前曾通過蠟裂解α烯烴聚合生産(石蠟裂解法),目前國際上主要用乙烯齊聚α聚合生産(乙烯聚合法)。按照聚合度的不同,PAO也可以分為低、中、高相對分子質量三類。PAO無硫、磷和金屬元素,由于不含蠟,所以傾點低(傾點是指油品在規定的試驗條件下,被冷卻的試樣能夠流動的最低溫度;傾點的物理意義是反映油品低溫流動性的好壞的參數之一,傾點越低,油品的低溫流動性越好。),粘度指數高。PAO邊界潤滑性比較差,自身極性比較小(非極性油),對溶解極性添加劑的能力差,并且對橡膠密封有一定的收縮性。
Ⅴ類基礎油:除上述四類以外的基礎油總稱,主要包括合成脂、聚醚、烷基苯、甲基矽油、天然氣制合成油(Gas to liquid,縮寫GTL)等合成基礎油。合成基礎油一般具有傾點低、粘度指數高等特性。
我國目前沒有統一的基礎油國家标準,主要是中國石油和中國石化等基礎油生産商在參考API分類基礎上,結合自己的生産實際制定企業标準。
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參考資料:
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[3] 楊俊傑. 潤滑油脂及其添加劑[M]. 石油工業出版社, 2011.
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