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基礎油對潤滑脂氧化安定性的影響

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  基礎油對潤滑脂氧化安定性的影響葉小娟1趙鎖奇1劉慶廉2吳寶杰2(1中國石油大學,北京102249澳发彩票登入;2中國石化潤滑油分公司天津分公司,天津300480)和含硫化合物的質量分數能夠提高基礎油和潤滑脂的氧化安定性,可以通過改變基礎油的組成來改善潤滑脂的氧化安定性。

  潤滑脂是以其特殊的性質和用途,在生產和生活中應用廣泛澳发彩票登入。在潤滑脂的組成中,基礎油的質量分數在80%以上,基礎油的各項指標對潤滑脂的使用性能有顯著的影響。隨著經濟的持續發展,人們對潤滑脂的需求不僅數量增加澳发彩票登入,而且還要求質量高澳发彩票登入、性能好和使用壽命長澳发彩票登入。單純靠添加劑來改變潤滑脂的性能已不能滿足要求,因此,基礎油本身的性能正日益受到關注。氧化安定性是評價潤滑脂質量的重要指標澳发彩票登入,也是影響潤滑脂使用壽命的重要因素,研究基礎油的氧化安定性對開發長壽命潤滑脂非常重要。

  與國外基礎油相比,我國基礎油存在著氮含量較高,硫含量較低(約為國外基礎油的10%)的問題澳发彩票登入,呈現出高氮低硫的特征。氮化物在基礎油中是一種氧化促進劑澳发彩票登入,而含硫化合物在基礎油中是一種天然抗氧劑,2,這就導致國內基礎油在氧化安定性上與國外基礎油有很大的差別,進而影響到潤滑脂的質量。

  從研究基礎油的組成入手,考察基礎油組成對其氧化安定性的影響,通過改變基礎油的組成來改善潤滑脂的氧化安定性。

  1實驗部分1.1基礎油選用兩種基礎油澳发彩票登入,一種為工業上普遍應用的中性油150BS,一種是應用較少的橡膠填充油BS料,表1基礎油理化性能項目BS料40*C運動粘度/粘度指數凝點/°c閃點/°c水質量分數,%1.2基礎油組成分析實驗采用硅膠色譜柱,用液固吸附色譜法對基礎油進行四組分分離澳发彩票登入,分離出的各組分用紅外光譜(FT-IR)進行結構分析。

  硫的質量分數用Lab-X3000X射線熒光光譜分析儀測定澳发彩票登入。

  1.3氧化安定性評價用差示掃描量熱法(DSC)和潤滑脂氧化安定性測定法(旋轉氧彈法SH/T0325- 92)來評定潤滑脂的氧化程度。

  1.4鋰基潤滑脂的制備將硬脂酸和氫氧化鋰的水溶液進行皂化反應,反應2h~3h后澳发彩票登入,升溫脫水,加入部分基礎油幫助化學工藝專業在讀研究生,現在中石化潤滑油天津分公司研究生站兩種基礎油的理化性能見表1.工作澳发彩票登入,從事潤滑脂基礎油組成對其性能影響的研究。

  從中可以看出,飽和烴的抗氧化性能明顯表3中各組分的硫質量分數是指該組分中的硫占總硫的百分比。BS料中的硫較高,是150BS的5倍多,且主要集中在芳香烴中,其次是膠質。

  從中可以in基礎油硫筧是以C噻吩比芳g香澳发彩票登入澳发彩票登入!*.在18§左右就開始氧化v它們在低etbookmark2脫水,繼續升溫到220 *C左右澳发彩票登入澳发彩票登入,停止加熱,加入基礎油急冷,使溫度降到160*C左右,冷卻,經三輥研磨機研磨均化得到成品鋰基潤滑脂。

  2結果與討論2.1基礎油組成分析將兩種基礎油進行四組分分離澳发彩票登入,分離結果見表2.表2基礎油組成組分BS料飽和烴,%芳香烴膠質,%瀝青質從表2中可以看出,BS料中芳香烴的質量分數較高澳发彩票登入,為68.97%,其次是飽和烴澳发彩票登入澳发彩票登入,再次是膠質,膠質的質量分數與其他基礎油相比偏高,說明這種油的精制程度不高。150BS中飽和烴的質量分數較高澳发彩票登入,其次是芳香烴,膠質的質量分數較低澳发彩票登入。BS料的飽和烴在室溫下呈固體狀澳发彩票登入,說明含有一定量的蠟,該油沒有經過脫蠟處理澳发彩票登入,因此在室溫下呈現粘稠狀態,并且粘溫性能不好。150BS則比較干凈透亮,流動性好,粘溫性能也比較好澳发彩票登入,因此廣泛用于潤滑脂的制備。

  用紅外光譜對分離過的組分進行大致的結構分析,飽和烴中含有直鏈烴、支鏈烴和環烷烴,其中150BS的飽和烴中的環烷烴較多澳发彩票登入澳发彩票登入,而BS料飽和烴的支鏈烷烴較多;芳香烴中含有直鏈烴,支鏈烴和苯環,苯環取代基多為3個以上。

  用X射線熒光光譜測定儀對油品及各組分的硫含量進行了測定,結果見表3.表3硫的測定結果組分料總硫質量分數飽和烴硫質量分數芳香烴硫質量分數膠質硫質量分數硫醚的形式存在澳发彩票登入,大多為環狀結構,它們的分子極性和化學活性與芳烴極為相似,所以大部分含硫化合物存在于芳香烴中澳发彩票登入。150BS的硫較低澳发彩票登入澳发彩票登入,這是兩種基礎油最顯著的差別“姆⒉势钡侨?;A油組分的不同和硫質量分數的差異導致了兩種基礎油氧化安定性的差別。

  2.2基礎油的氧化安定性米用差示掃描量熱法(DSC)評價基礎油的氧化安定性,當溫度升高,基礎油開始氧化時,放熱曲線就開始下降,曲線下降越早澳发彩票登入,表明基礎油的抗氧化性能越差,高溫性能越差。是兩種基礎油的DSC曲線。

  基礎油的DSC曲線從中可以看出,150BS的放熱曲線比BS料的放熱曲線下降得早,在200*C左右就開始下降,也就是開始氧化,并且下降趨勢比較快;而BS料是在250*C以后才開始緩慢的氧化澳发彩票登入,下降趨勢也比較緩和,說明BS料的抗氧化性能較150BS好澳发彩票登入。

  為了找出兩種基礎油氧化安定性差別的具體原因澳发彩票登入,考察了各個組分的抗氧化性能,是各組分的DSC曲線。

  葉小娟等澳发彩票登入?;A油對潤滑脂氧化安定性的影響溫下比較穩定澳发彩票登入,但在高溫條件下抗氧化性能很差;芳香烴在220°C以上才開始緩慢氧化,溫度越高,氧化速度越快。從中還可以看出,BS料的芳香烴比150BS的芳香烴的高溫性能要稍好些,曲線下降的速度較之更為緩慢,因為BS料中硫的質量分數較高,且主要集中在芳香烴中,使得芳香烴的抗氧化性能較好。

  由此可知,芳香烴質量分數多和硫質量分數高是BS料氧化安定性比150BS好的主要原因。為進一步說明各組分對氧化安定性的影響澳发彩票登入,將飽和烴和芳香烴按不同比例加入到基礎油中澳发彩票登入,考察組分的改變對基礎油氧化安定性的影響澳发彩票登入。

  實驗發現,往150BS中加入飽和烴和芳香烴都能產生較大的影響。其中加入飽和烴之后澳发彩票登入,初始氧化溫度改變不大,因為飽和烴在高溫下的抗氧化性能不好,但飽和烴的增多會延緩氧化時間,使曲線趨于高溫澳发彩票登入,在加入質量分數大于30%以后,抗氧化性能會隨著加入量的增加而降低。加入芳香烴則顯著地增加了150BS的抗氧化性能,提高了初始氧化溫度,說明芳香烴成分增多能改善基礎油的氧化安定性澳发彩票登入。

  我們知道含硫化合物和芳香烴是天然的抗氧劑,含硫化合物可作為過氧化物分解劑,芳烴氧化后的酚類可作為鏈終止劑15,6,因此將BS料中的芳香烴加入到150BS中澳发彩票登入,觀察其DSC曲線。實驗結果表明,150BS的抗氧化性能隨BS料中的芳香烴加入量的增加而增強,增幅比加入相同質量分數的自身的芳香烴要大澳发彩票登入。說明含硫化合物和芳香烴同時增加能使抗氧化性能增強幅度加大,它們之間產生了協同效應,共同提高基礎油的氧化安定性,見和。

  當芳香烴的質量分數為40%時,效果最好,通過計算,此時各組分的質量分數為:飽和烴49.22%,芳香烴50.16%,膠質0.61%,含硫化合物氧化后的油品用紅外光譜分析發現,在1700cm- 1附近有明顯的吸收峰,這是醛和酮的特征吸收峰澳发彩票登入澳发彩票登入,說明氧化后的主要產物是醛和酮。

  3基礎油氧化安定性對潤滑脂的影響基礎油是決定潤滑脂抗氧化性能的主要因素。

  潤滑脂由基礎油、稠化劑和各種添加劑組成,除基礎油會在使用過程中氧化外,稠化劑中的金屬皂也會氧化,有時還起到促進氧化的作用澳发彩票登入,因此要求基礎油有較好的氧化安定性。

  將兩種基礎油用于制備鋰基潤滑脂(錐入度為22010'mm~250 10-?。?,不添加任何添加劑,比較兩種鋰基潤滑脂的氧化安定性,見澳发彩票登入澳发彩票登入。

  從中可以看出,用150BS作基礎油的潤滑脂氧化安定性較差,與基礎油的抗氧化性能相當,在180°C左右就開始氧化,而且氧化的速率非?澳发彩票登入??,曲線陡降;而用BS料作基礎油的潤滑脂,抗氧化性能較好,氧化速率較慢。ishil%基礎油的化性能與潤滑脂致性,因此iet可以通過改變基礎油的組分來改善潤滑脂的氧化安定性。用從BS料中分離出的芳香烴按不同質量分數加入到潤滑脂中(150BS為基礎油),考察抗氧化性能的改變,見澳发彩票登入。

  基礎油組分對潤滑脂抗氧化性能的影響從中可以看出,加入芳香烴之后,潤滑脂的抗氧化性能顯著提高,且變化趨勢和基礎油的變化趨勢相似,加入40%質量分數時,氧化安定性最好。

  DSC測定的是潤滑脂或基礎油在動態升溫過程中的氧化安定性澳发彩票登入,而氧彈法測定的是靜態恒溫條件下潤滑脂的氧化安定性。將上述幾種加入了不同BS料芳香烴質量分數的潤滑脂用氧彈法測定其吸氧量,看是否在存在與動態相同的規律,實驗結果見。

  從可以看出,潤滑脂吸氧量隨著芳香烴加入質量分數的增加而降低,氧化安定性逐漸增強,其結果與動態升溫實驗相吻合。

  3結論增加芳烴的質量分數能夠提高基礎油的氧化安定性,芳烴和含硫化合物具有協同作用。

  基礎油氧化主要產物是醛和酮。

  BS料芳香烴質量分數,*氧彈法測定潤滑脂的氧化安定性潤滑脂的氧化性能與基礎油具有一致性,可通過改變基礎油的組成來改善潤滑脂的氧化安定性澳发彩票登入。

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