潤滑油品在摩擦部件中起著降低摩(mó)擦和(hé)磨損的重要作用,被譽為“機械運(yùn)轉血液”。設備的(de)正常運轉和使用壽命,在很(hěn)大程度上取決於潤滑的效能和潤滑油品質(zhì)的優劣。
然而(ér),在機械的使用過程以(yǐ)及長期的儲(chǔ)存中,潤滑油品多(duō)數會與空氣接觸,難以避免會與氧發生作用(yòng)而出現氧化現(xiàn)象,致使(shǐ)質量下降而影響(xiǎng)其工作效能。
潤滑油氧化及(jí)其(qí)危害
潤滑油烴(tīng)成分的氧化變質與多種因素有關。它除了受烴成分類(lèi)型和抗氧能力因素的(de)影響外,還(hái)與外部工作條件因素如溫度、空氣接觸程度、金屬和(hé)水分等(děng)相關。其(qí)中,Z顯著的影響因素是溫度,在一般的氧(yǎng)化條件下,當溫度每(měi)升高10℃時,其氧化速(sù)度約升高1倍(bèi)。因此,在現代發動機中(zhōng),尤其是航空渦輪發動機中,為提高發動機(jī)的熱效率,增大(dà)推重比,降低耗油率,發動機的渦輪前燃氣溫度不斷(duàn)提高,油品的工作條(tiáo)件越(yuè)來越苛(kē)刻(kè),發動機的(de)高溫狀況對潤滑油的耐熱性,也包括機件材料的耐熱性提出了更高的要求。
抗氧類添(tiān)加劑(jì)及作用
由上述分(fèn)析,潤滑(huá)油(yóu)的氧化特征及影響可歸結為3點:一是氧化的起因緣(yuán)於自由基(jī)的產生;二是氧化過(guò)程中過氧化物會加快氧化反應速度;三是氧化結果產物膠(jiāo)質、瀝青質和積炭對使用(yòng)帶來嚴重影(yǐng)響。對(duì)此(cǐ),減緩氧化和減輕氧化的影響,從潤滑油性能添加劑方麵可(kě)從自由基的捕獲、過氧化物的分解、氧化(huà)產物的(de)清除三個(gè)方麵著(zhe)手。
1.抗氧防膠劑(jì)(自由基捕獲劑)
抗氧防膠劑的功能是與自由基作用,使之失去話(huà)性而阻止氧化。這類(lèi)添加劑主要類型有酚類(lèi)、胺類、酚胺(àn)類以及硼酸酯等(děng)化合物。
抗氧防膠劑的作用機理是可提供(gòng)活潑的氫原子,並在提(tí)供氫原子後所形成的自由基以穩定狀態存在。例如,廣泛應用的酚型抗氧劑2,6一二叔丁基對甲酚,分(fèn)子結構(gòu)中含有(yǒu)活潑的氫原子,可(kě)提供能量使自由基飽和而自身生成抗氧自由基,由於(yú)酚所(suǒ)形(xíng)成自由基的(de)缺電子狀態可由(yóu)芳香環上的(de)共軛電子所(suǒ)緩解,因此,它的結構穩定,而不再與其它成分發生反應,起到捕獲自由基,中斷自由(yóu)基傳(chuán)遞的作用(yòng)。
2.抗氧防腐劑(過氧化物分解劑)
抗氧(yǎng)防腐劑的功能是(shì)分解過氧化物,減少(shǎo)其含量而延(yán)緩氧化(huà)分(fèn)支。這類添加劑除了抗氧作用外,多數還有防止金(jīn)屬腐蝕作用。
抗(kàng)氧(yǎng)防腐劑主要品種有二烷基二硫代磷酸鹽(MDDP)和二烷基二硫代氨基甲酸鹽(MDDC)。
二烷(wán)基二硫代磷酸鹽(MDDP)屬於過氧化物分解劑,功能上包括抗氧、抗腐和一定的極壓抗磨性能。它在熱分解中生(shēng)成的硫磷酸酯及其(qí)二硫化物(wù)和三(sān)硫化物,具(jù)有分解過氧化物的能力,分(fèn)解方向是相應烷基結構的醇類(lèi)和醛類等(děng)。這類(lèi)抗氧劑主要用於內燃機油中,使用溫度較高,熱分解(jiě)溫度為160"C~180"C。
二烷基二硫代氨基甲酸鹽又名氨荒酸鹽,主要用(yòng)於(yú)內燃(rán)機油和航空活塞發動機潤滑油中,特別是在帶有鍍銀軸承的發動(dòng)機用潤滑油中可代(dài)替MDDP,以避免因MDDP不穩定分解析出活性硫對銀軸承帶(dài)來腐蝕。另外,這類化合物的耐高溫(wēn)性能優於MDDP,熱分解溫度高出50℃~60℃,用於酯類(lèi)合成油(yóu)中可(kě)耐280~C高溫,是航空(kōng)潤滑油中一種較(jiào)理(lǐ)想的抗氧添加劑。
3.清(qīng)淨分散(sàn)劑(jì)
清淨分散劑的作用(yòng)。內(nèi)燃機油工作時的氧化沉積物可(kě)分為積炭、膠膜、油泥3種類型。積炭是燃燒室中的潤滑油和未完全燃(rán)燒燃料的氧(yǎng)化產物,影響到火花塞點火和正常燃燒膠膜(mó)是活塞環部位潤滑油膜的氧化產物,可使活塞環粘結失去彈性、降低散熱與密封效果;油泥是由(yóu)曲軸箱中潤滑(huá)油的氧化產物和(hé)塵土、水分等凝聚而成,則會堵(dǔ)塞油路,增大發動機的廖桶。
清淨分散劑防止發(fā)動機中積炭、膠膜、油泥的形成,可從清淨、分散、增溶、中和4個作用來實現。所謂清淨作用,即將已經產生的積炭(tàn)、膠(jiāo)膜從金屬表麵清洗下來(lái)的性能,從而保持機件(jiàn)潔淨,工作狀況良(liáng)好分散則是(shì)將膠膜、積炭等固體小顆粒吸附並分散在油中,使之隨油流動經過(guò)濾器清除,防止其沉積在金(jīn)屬表麵和油池底部(bù)增溶作用(yòng)即增大油品對(duì)固態氧化產物(wù)的溶解(jiě)性,增強分散能力,同時將中(zhōng)間氧(yǎng)化物溶(róng)解阻止其進(jìn)一步縮合和氧化,減少膠膜和(hé)積炭的形成;中和作用即中和氧化產物中(zhōng)酸性成分,阻止其進一步氧化和減小(xiǎo)酸性成分對金屬的腐蝕作用。清(qīng)淨分散劑品種(zhǒng)。常用的清淨(jìng)分散劑有磺酸鹽、烷基酚鹽、烷基水(shuǐ)楊酸鹽、硫磷(lín)化聚異丁烯鋇、聚異丁烯丁(dīng)二酰亞胺等。
磺酸鹽(yán)與合成磺酸鹽的高溫清淨性好,中和能力(lì)強(qiáng),也具有一(yī)定的分散性(xìng),是各種內燃機油中廣泛使用的主要(yào)添加劑(jì)。不(bú)足是能促進油品的氧(yǎng)化作用,故需要和抗氧添加劑複合使用。硫磷化聚異丁烯鋇鹽的清淨性好,有一定的分散性,可以起到分散低溫油泥的作用,但熱穩(wěn)定性較差,多用於中、低檔汽(qì)油機油中(zhōng)。分散劑中性(xìng)能Z優的當屬不含金屬成分的無灰清淨分散劑。金(jīn)屬鹽清(qīng)淨分散劑(jì)由於含金屬離子(zǐ),當油(yóu)品含大量清淨分散劑時(shí),使用(yòng)中(zhōng)會產生大量灰分,使燃燒(shāo)室沉積(jī)增多,火花塞汙染(rǎn)。應用無灰清淨分散劑就可以避免(miǎn)和減輕這種(zhǒng)現象。因此,目前在各種中、高檔(dàng)內燃機油中幾乎都使用無灰清淨分散劑,采用無灰清淨分(fèn)散劑與有灰清淨分散劑的複配方式。
無灰型清淨(jìng)分散劑的品種主要有丁二酰亞胺型、丁二酸酯型和聚合型等無灰(huī)分散劑。丁二酰亞胺分散劑有單丁二(èr)酰亞胺和雙丁二酰亞胺,前者的低溫油浞分散性好,熱穩定性稍差,主要用於汽油機油中。後者熱(rè)穩定性好,多用於熱負荷(hé)高的增壓柴油機油中。丁二酸酯型(xíng)無灰分散劑具有較好的高(gāo)溫(wēn)沉積控製,可(kě)與丁二酸亞(yà)胺型無灰分散劑複合使用於汽(qì)油機油與柴油機(jī)油中。聚合型無灰分散劑主要成分是聚(jù)甲基(jī)丙烯酸酯,其具(jù)有一定的分散性和增料作用,不足是分(fèn)散性不強和熱穩(wěn)定性較差,多用於(yú)多級(jí)汽油機油和合成航空活(huó)塞式紱動機潤滑(huá)油中。