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润滑油的氧化与抗氧化
点击次数:197 发布时间:2018-10-12

点击润滑油如何抗氧化

润滑油品在摩擦部件中起着降低摩擦和磨损的重要作用,被誉为“机械运转血液”。设备的正常运转和使用寿命,在很大程度上取决于润滑的效能和润滑油品质的优劣。

然而,在机械的使用过程以及长期的储存中,润滑油品多数会与空气接触,难以避免会与氧发生作用而出现氧化现象,致使质量下降而影响其工作效能。

润滑油氧化及其危害 

润滑油烃成分的氧化变质与多种因素有关。它除了受烃成分类型和抗氧能力因素的影响外,还与外部工作条件因素如温度、空气接触程度、金属和水分等相关。其中,最显著的影响因素是温度,在一般的氧化条件下,当温度每升高10℃时,其氧化速度约升高l倍。因此,在现代发动机中,尤其是涡轮发动机中,为提高发动机的热效率,增大推重比,降低耗油率,发动机的涡轮前燃气温度不断提高,油品的工作条件越来越苛刻,发动机的高温状况对润滑油的耐热性,也包括机件材料的耐热性提出了更高的要求。

抗氧类添加剂及作用

由上述分析,润滑油的氧化特征及影响可归结为3点:一是氧化的起因缘于自由基的产生;二是氧化过程中过氧化物会加快氧化反应速度;三是氧化结果产物胶质、沥青质和积炭对使用带来严重影响。对此,减缓氧化和减轻氧化的影响,从润滑油性能添加剂方面可从自由基的捕获、过氧化物的分解、氧化产物的清除三个方面着手。 

1.抗氧防胶剂(自由基捕获剂) 

抗氧防胶剂的功能是与自由基作用,使之失去话性而阻止氧化。这类添加剂主要类型有酚类、胺类、酚胺类以及硼酸酯等化合物。 

抗氧防胶剂的作用机理是可提供活泼的氢原子,并在提供氢原子后所形成的自由基以稳定状态存在。例如,广泛应用的酚型抗氧剂2,6一二叔丁基对甲酚,分子结构中含有活泼的氢原子,可提供能量使自由基饱和而自身生成抗氧自由基,由于酚所形成自由基的缺电子状态可由芳香环上的共轭电子所缓解,因此,它的结构稳定,而不再与其它成分发生反应,起到捕获自由基,中断自由基传递的作用。

2.抗氧防腐剂(过氧化物分解剂)

抗氧防腐剂的功能是分解过氧化物,减少其含量而延缓氧化分支。这类添加剂除了抗氧作用外,多数还有防止金属腐蚀作用。 

抗氧防腐剂主要品种有二烷基二硫代磷酸盐(MDDP)和二烷基二硫代氨基甲酸盐(MDDC)。

二烷基二硫代磷酸盐(MDDP)

二烷基二硫代磷酸盐(MDDP)属于过氧化物分解剂,功能上包括抗氧、抗腐和一定的极压抗磨性能。它在热分解中生成的硫磷酸酯及其二硫化物和三硫化物,具有分解过氧化物的能力,分解方向是相应烷基 结构的醇类和醛类等。这类抗氧剂主要用于内燃机油中,使用温度较高,热分解温度为160"C~180"C。

二烷基二硫代氨基甲酸盐

二烷基二硫代氨基甲酸盐又名氨荒酸盐,主要用于内燃机油和活塞发动机润滑油中,特别是在带有镀银轴承的发动机用润滑油中可代替MDDP,以避免因MDDP不稳定分解析出活性硫对银轴承带来腐 蚀。另外,这类化合物的耐高温性能优于MDDP,热分解温度高出50℃~60℃,用于酯类合成油中可耐280~C高温,是润滑油中一种较理想的抗氧添加剂。

3.清净分散剂

清净分散剂的作用。内燃机油工作时的氧化沉积物可分为积炭、胶膜、油泥3种类型。积炭是燃烧室中的润滑油和未完全燃烧燃料的氧化产物,影响到火花塞点火和正常燃烧胶膜是活塞环部位润滑油膜的氧化产物,可使活塞环粘结失去弹性、降低散热与密封效果;油泥是由曲轴箱中润滑油的氧化产物和尘土、水分等凝聚而成,则会堵塞油路,增大发动机的廖桶。

清净分散剂防止发动机中积炭、胶膜、油泥的形成,可从清净、分散、增溶、中和4个作用来实现。

所谓清净作用,即将已经产生的积炭、胶膜从金属表面清洗下来的性能,从而保持机件洁净,工作状况良好分散则是将胶膜、积炭等固体小颗粒吸附并分散在油中,使之随油流动经过滤器清除,防止其沉积在金属表面和油池底部增溶作用即增大油品对固态氧化产物的溶解性,增强分散能力,同时将中间氧化物溶解阻止其进一步缩合和氧化,减少胶膜和积炭的形成;中和作用即中和氧化产物中酸性成分,阻止其进一步 氧化和减小酸性成分对金属的腐蚀作用。 

清净分散剂品种。常用的清净分散剂有磺酸盐、烷基酚盐、烷基水杨酸盐、硫磷化聚异丁烯钡、聚异 丁烯丁二酰亚胺等。 

磺酸盐与合成磺酸盐的高温清净性好,中和能力强,也具有一定的分散性,是各种内燃机油中广泛使用的主要添加剂。不足是能促进油品的氧化作用,故需要和抗氧添加剂复合使用。

硫磷化聚异丁烯钡盐的清净性好,有一定的分散性,可以起到分散低温油泥的作用,但热稳定性较差,多用于中、低档汽油机油中。 分散剂中性能zui优的当属不含金属成分的无灰清净分散剂。

金属盐清净分散剂由于含金属离子,当油 品含大量清净分散剂时,使用中会产生大量灰分,使燃烧室沉积增多,火花塞污染。应用无灰清净分散剂就可以避免和减轻这种现象。因此,目前在各种中、高档内燃机油中几乎都使用无灰清净分散剂,采用无灰清净分散剂与有灰清净分散剂的复配方式。 

无灰型清净分散剂的品种主要有丁二酰亚胺型、丁二酸酯型和聚合型等无灰分散剂。

丁二酰亚胺分散剂有单丁二酰亚胺和双丁二酰亚胺,前者的低温油浞分散性好,热稳定性稍差,主要用于汽油机油中。后者热稳定性好,多用于热负荷高的增压柴油机油中。

丁二酸酯型无灰分散剂具有较好的高温沉积控制,可与丁二酸亚胺型无灰分散剂复合使用于汽油机油与柴油机油中。

聚合型无灰分散剂主要成分是聚甲基丙烯酸酯,其具有一定的分散性和增料作用,不足是分散性不强和热稳定性较差,多用于多级汽油机油和合成活塞式绂动机润滑油中。

 

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