昨天有采購人員咨詢我:有一個牌号的潤滑油粘度68cst,@40℃,開口閃點230℃,還有一個牌号潤滑油粘度45cst,@40℃,開口閃點275℃。這大大颠覆了他的認知,他認為,粘度越大,分子鍊越長,分子量就越大,閃點與沸點就越高。而上面兩種油恰恰反過來了!他懷疑是不是生産廠家數據虛标虛假宣傳?
在給出答案之前,我們要先了解兩個問題:
閃點是什麼意思?閃點高低由什麼因素決定的?
閃點是什麼意思
閃火點,又叫閃點,是材料或制品與外界空氣形成混合氣與火焰接觸時發生閃火并立刻燃燒的最低溫度(來源于百度百科的解釋)。
潤滑油是混合物,主要組成成分是C和H兩種元素,分子結構大概可分為鍊狀烷烴(也叫石蠟烴)及環烷烴,鍊狀烴分子通式CnH2n 2,分子結構可以理解為一條長長的繩子,繩子上有多個碳原子的節點,每個節點有四條腿,每條腿上都連着H原子或者C原子。
辛烷(C8H18)結構示意圖,綠球是C原子,灰球是H原子。
環烷烴分子通式CnH2n,分子首尾相接,為閉合的環狀。
環辛烷(C8H16)結構示意圖,為閉合的環狀。
潤滑油裡面既有鍊狀烴,又有環狀烴,既有小分子(比如C7H16、C10H20),又有大分子(比如C45H92),所以說潤滑油是由長短不一、大大小小的很多分子混合組成的,如果想知道油裡面有多少鍊狀烴、多少環狀烴、各個碳數的分子含量分别有多少、多少異構烷烴多少正構烷烴,那就需要專業的檢測儀器來檢測了,比如光譜儀。
閃點高低的内在原因
這些大大小小的分子,分子之間也有作用力(束縛力),小分子之間作用力小些,大分子相對大一些。
當潤滑油遇到高溫,潤滑油中的部分小分子會慢慢擺脫分子間作用力(小分子分子間作用力小,相對容易擺脫),逐漸擴散到油液上方空氣中,當環境溫度達到這部分擴散的小分子的着火點時,遇到明火就會發生閃火現象,但這種現象不是持續的,大概幾秒鐘就會熄滅,不會持續燃燒。那麼,這個環境溫度,假設說是230℃,就是這個潤滑油的閃點。那235℃、240℃或者更高溫度會不會發生閃火現象呢,也會,但更高的溫度就不是閃點了,閃點是指能發生閃火現象的最低溫度。
看到這裡,相信大家基本了解了,閃點其實就是由潤滑油中小分子決定的,小分子的碳數越小&小分子數目越多,意味着分子間束縛力越小,沸點越低,越容易揮發到空氣中,越容易遇火起火。比如汽油,汽油主要成分為C5~C12鍊狀烴和環烷烴,屬于小分子混合物,很容易揮發,我們去加油站加油總能聞到汽油味,這就是汽油分子揮發到空氣中,我們鼻子捕捉到了這些分子,就聞到了汽油味。加油站禁止煙火也是為了安全。
那麼重要的問題來了:低粘度潤滑油小分子就一定多嗎?高粘度潤滑油小分子就一定少嗎?這是個核心問題,因為這不僅僅決定閃點這個指标,還關系到基礎油、潤滑油及白油等石油制品的使用性能。
前面說了,潤滑油是個混合物,是由大大小小長短不一的無數個分子組成的。我麼可以通過一些檢測手段得到一個重要的數據——碳分布及餾程。所謂碳分布,簡單地說,就是各個碳數的分子在潤滑油中各占比多少。所謂餾程,指的是某潤滑油的沸點範圍(因為潤滑油是混合物,各分子的沸點不同,有高有低。籠統來說,随着分子中碳數的增加,沸點增高)。
某粘度為45cst@40℃油品碳分布示意圖
上圖我們可以看出,該油品最小的碳數為C27,最大為C50,那麼它的閃點主要就是由碳數在C27-C31這個範圍内、相對較小的分子決定的,因為這部分分子相對其他分子更容易揮發擴散。根據實測,這款油品粘度45cst,@40℃,開口閃點大概在270℃。
某粘度為68cst@40℃油品碳分布示意圖
上圖我們可以看出,該油品最小的碳數為C20,最大為C64,那麼它的閃點主要就是由碳數在C20-C27這個範圍内、相對較小的分子決定的,因為這部分分子相對其他分子更容易揮發擴散。根據實測,這款油品粘度67.5cst,@40℃,開口閃點大概在240℃。
比較以上兩個油品的碳分布圖,我們可以看到,45粘度的油品雖然粘度小,但它卻沒有C20-C26之間這些小分子。閃點是由小分子(輕組分)的含量決定的,所以,在這個案例中,低粘度的閃點反而比高粘度高。
閃點高低帶給我們的意義
碳分布圖的意義很大,它能推測出該産品的餾程範圍,特别是在高溫應用中很有用。高溫環境應用中,閃點低的,油煙必然大,變質越快,蒸發損失也大,所以,盡可能的選擇閃點高的産品,而不是隻看粘度高低。那麼,是不是大分子越多,閃點越高,高溫應用越好呢?當然不是,大分子太多,高溫下容易發生斷鍊,斷裂的分子容易與空氣中的氧氣氮氣等結合,生成新的有害化合物,如含有羰基基團的化合物等。
結語
更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!