加氢基础油对极压抗磨剂及金属钝化剂感受性的研究

资源类型:pdf 资源大小:362.00KB 文档分类:工业技术 上传者:高挺挺

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【作者】 李勇  李云鹏  姚广 

【关键词】加氢基础油 极压抗磨剂 金属钝化剂 感受性 

【出版日期】2005-04-05

【摘要】加氢基础油具有许多溶剂基础油不可比拟的优点,但由于加氢基础油的组成与溶剂精制基础油的组成差别较大,通过加氢基础油对极压抗磨剂、金属钝化剂等添加剂感受性的研究,结果表明,加氢基础油对极压抗磨剂的感受性优于溶剂基础油,对金属钝化剂的感受性逊于溶剂基础油。

【刊名】润滑油

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前言随着环境保护的日益苛刻和润滑油产品更新换代速度的加快,溶剂精制法生产的“老三套”基础油已难以满足调合高档润滑油的要求,正逐渐被加氢基础油所取代。与“老三套”基础油相比,加氢基础油具有低硫、低氮、低芳烃含量、优异的低温性能、良好的氧化安定性、低挥发度和高粘度指数等优点[1],为研制新一代高档润滑油提供了良好的基础。但由于加氢基础油的组成与溶剂精制基础油的组成差别较大,导致其对某些添加剂的感受性与溶剂精制基础油也有很大不同,极压抗磨性能是齿轮油最重要的一个使用性能,因此开展加氢基础油对极压抗磨剂、金属钝化剂等添加剂的感受性研究是十分必要的。1 实验材料和实验方法1.1 实验材料1.1.1 基础油(1)加氢基础油:大庆150N、大庆500N;(2)溶剂基础油:大连150SN、茂名350SN、大连650SN。1.1.2 添加剂实验所用的添加剂为:硫化异丁烯T321、硫磷酸含氮衍生物T305、硫代磷酸胺盐T307、二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)T203;苯三唑-醛-胺缩合物T551、噻二唑衍生物T561。1.2 实验方法1.2.1 四球试验MQ-800型四球机,济南试验机厂生产。按GB/T3142-82法测定最大无卡咬负荷(PB),按SH/T0204法测定磨痕直径(D)。1.2.2 铜腐蚀实验按GB/T5096法评定铜腐蚀等级。2 结果与讨论2.1 基础油主要性质所用的基础油基本性质见表1。表1 基础油基本性质项  目大庆加氢150N大连150SN大庆加氢500N茂名350SN大连650SN运动粘度/mm2·s-1 40℃32.5032.5658.4966.75168.92100℃5.605.229.248.1815.75粘度指数111861388895饱和烃,%99.091.998.288.784.8芳烃含量,%0.75.20.911.010.2硫含量/mg·L-1<2μg/g373<10μg/g5000825氮含量/mg·L-1<1122.15.13272.2 不同基础油的极压抗磨性所用基础油本身具有一定的极压抗磨性能,其四球实验结果见表2。表2 不同基础油的极压抗磨性基础油PB/ND441N30min/mm大连150SN4410.69大庆加氢150N392长磨发生尖叫茂名350SN4900.82大庆加氢500N4900.71大连650SN6860.65  从表2的结果可以看出,在均未添加极压抗磨剂的情况下,大庆加氢150N的PB值要小于大连150SN,而D值不如大连150SN;大庆加氢500N与茂名350SN和大连650SN相比,也有大体相同的趋势。说明同一或相近粘度溶剂基础油的极压抗磨性要优于加氢基础油,表现就是溶剂基础油的最大无卡咬负荷即PB值要大于加氢基础油,磨痕直径D值小于加氢基础油。主要原因是,在溶剂基础油中,硫、氮的含量要高于加氢基础油,而硫、氮基本上是以杂原子化合物的形式存在的,例如苯并噻吩、硫代十氢萘、吡啶、吲哚一类化合物,这些含硫和含氮等杂原子化合物分子大多能形成物理吸附和化学吸附膜,从而具有一定的极压抗磨作用。因此,含有较多此类杂原子化合物的溶剂基础油的天然极压抗磨性就优于加氢基础油。2.3 不同基础油对无灰极压抗磨剂的感受性众所周知,无灰极压抗磨剂一般可分为硫系和磷系。硫化烯烃作为极压剂是硫系的主要添加剂品种,主要起极压作用。硫磷酸含氮衍生物T305和硫代磷酸胺盐T307是磷系中比较有代表性的抗磨剂,主要起抗磨作用。为取得添加剂的最佳效应,硫系和磷系极压抗磨剂常复合使用。采用大庆加氢150N和大连150SN基础油为一组,大庆加氢500N与大连650SN、茂名350SN基础油为一组,进行对比,考察了加氢基础油和溶剂基础油对常见极压抗磨剂组合的感受性。所用的极压抗磨剂为3.5%T321与0.5%T305或T307的复配,结果见表3和表4。表3 不同基础油对极压抗磨剂(T321+T305)的感受性油样 PB/ND441N30min/mm大庆加氢150N10290.39大连150SN9800.39  续表油样 PB/ND441N30min/mm大庆加氢500N11270.38茂名350SN10290.39大连650SN9800.46 注: 含3.5%T321和0.5%T305。表4 不同基础油对极压抗磨剂(T321+T307)的感受性油样 PB/ND441N30min/mm大庆加氢150N9800.47大连150SN9800.45大庆加氢500N12250.51茂名350SN9800.73大连650SN8820.55 注: 含3.5%T321和0.5%T307。  从表3和表4的结果可以看出:对粘度相同或相近的基础油来说,加氢基础油对无灰极压抗磨剂的感受性要优于溶剂基础油。尽管某些杂原子化合物具有一定的抗磨作用,但它们却能影响极压抗磨剂的作用,削弱或抵消添加剂的效果[2]。其之所以能削弱添加剂的作用,可能主要有两个方面的因素:(1)杂原子化合物与极压抗磨添加剂存在表面吸附竞争;(2)杂原子化合物与极压抗磨添加剂起化学作用,降低了极压抗磨剂的有效含量。由于加氢基础油中这些杂原子化合物相对含量较少,那么对极压抗磨剂的不利影响也就较小,表现出来就是对极压抗磨剂的感受性要好于溶剂基础油。所以应尽量精制去掉杂原子化合物,用添加剂来解决油品的极压抗磨性能。2.4 不同基础油对有机金属盐极压抗磨剂的感受性有机金属盐极压抗磨剂中具有代表性的有二烷基二硫代磷酸锌ZDDP。考察了大庆加氢150N、大连150SN对ZDDP(T203)的感受性,结果如表5。表5 不同基础油对极压抗磨剂T203的感受性油样 PB/ND441N30min/mm大庆加氢150N7840.54大连150SN6370.64 注: 含0.5%T203。  从表5可以看出,大庆加氢150N加入0.5%T203后,其PB值和D值均好于大连150SN,说明加氢基础油对有机金属盐极压抗磨剂ZDDP的感受性也要优于溶剂基础油。这也是由于含硫和含氮杂原子化合物分子的存在,降低了ZDDP在金属表面的吸附。2.5 不同基础油对金属钝化剂的感受性为了防止对有色金属的腐蚀,在添加了高活性的极压抗磨剂之后,必须加入金属钝化剂来抑制活性硫对有色金属的腐蚀。基础油采用大庆加氢150N和大连150SN进行对比,大庆加氢500N与大连650SN、茂名350SN进行对比,金属钝化剂采用苯三唑-醛-胺缩合物T551或苯三唑-醛-胺缩合物T551与噻二唑衍生物T561复合,考察了不同基础油对常见金属钝化剂的感受性,结果如表6和表7所示。表6 不同基础油对金属钝化剂的感受性油样1)钝化剂铜腐2)/级大庆加氢150N3b大庆加氢150N0.1%T5511b大庆加氢150N0.1%T551+0.05%T5611b大连150SN3a大连150SN0.1%T5511a大连150SN0.1%T551+0.05%T5611a 注:1)含3.5%T321和0.5%T305;2)100℃,3h。表7 不同基础油对金属钝化剂的感受性油样1)钝化剂铜腐2)/级大庆加氢500N3a大庆加氢500N0.1%T5512a大庆加氢500N0.05%T551+0.05%T5611b大连650SN2b大连650SN0.1%T5511b大连650SN0.05%T551+0.05%T5611a  续表油样1)钝化剂铜腐2)/级茂名350SN2d茂名350SN0.1%T5512b茂名350SN0.05%T551+0.05%T5611b 注:1)含3.5%T321和0.5%T305;2)100℃,3h。  从表6及表7可以看出,在不加金属钝化剂和加金属钝化剂的情况下,溶剂基础油的铜腐蚀级别总体上均比加氢基础油小。这说明溶剂基础油的天然抗铜腐蚀能力要优于加氢基础油,而且其对金属钝化剂的感受性也要好于加氢基础油。其原因一是含硫和含氮杂原子化合物分子和金属表面形成了物理吸附和化学吸附膜之后,保护了金属。二是与金属离子结合,使之成为非催化活性的物质,降低了对金属的有害影响。含硫和含氮杂原子化合物实际上起了天然金属钝化剂的作用。3 结论(1)溶剂基础油由于有相对较多的含硫、氮等杂原子化合物,因而其天然的极压抗磨性能要优于加氢基础油。(2)加氢基础油对极压抗磨剂的感受性要优于溶剂基础油。(3)溶剂基础油的天然抗铜腐蚀能力及对金属钝化剂的感受性要优于加氢基础油。加氢基础油对极压抗磨剂及金属钝化剂感受性的研究@李勇$中国石化石油化工科学研究院!北京100083 @李云鹏$中国石化石油化工科学研究院!北京100083 @姚广$中国石化石油化工科学研究院!北京100083加氢基础油;;极压抗磨剂;;金属钝化剂;;感受性加氢基础油具有许多溶剂基础油不可比拟的优点,但由于加氢基础油的组成与溶剂精制基础油的组成差别较大,通过加氢基础油对极压抗磨剂、金属钝化剂等添加剂感受性的研究,结果表明,加氢基础油对极压抗磨剂的感受性优于溶剂基础油,对金属钝化剂的感受性逊于溶剂基础油。[1]陈以南,李荣熙.加氢基础油的发展和市场前景[J].石油化工动态.1998,6(3):25-29. [2]王汝霖.润滑剂摩擦化学[M].北京:中国石化出版社,1994.140.

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