潤(rùn)滑油添加劑(Lubricant additive)為加入潤(rùn)滑劑中的一種或幾種化合物,以使?jié)櫥瑒┑玫侥撤N新的特性或改善潤(rùn)滑劑中已有的一些特性。
添加劑按功能分主要有抗氧化劑、抗磨劑、摩擦改善劑(又名油性劑)、極壓添加劑、清凈劑、分散劑、泡沫抑制劑、防腐防銹劑、流點(diǎn)改善劑、粘度指數(shù)增進(jìn)劑等類型。市場(chǎng)中所銷售的添加劑一般都是以上各單一添加劑的復(fù)合品,所不同的就是單一添加劑的成分不同以及復(fù)合添加劑內(nèi)部幾種單一添加劑的比例不同而已。
潤(rùn)滑油的添加劑具體分類
(1) 清凈分散劑:金屬表面的沉積物對(duì)于潤(rùn)滑和散熱都不利,清凈分散劑的目的就是為了減少老化產(chǎn)物在金屬表面的沉積,將沉積物從金屬表面清洗下來(lái)使之懸浮在油中,并在通過(guò)過(guò)濾器時(shí)將其濾掉。此外它還具有中和作用,以降低氧化產(chǎn)生的酸對(duì)金屬的腐蝕作用。(2) 抗氧抗腐劑:潤(rùn)滑油在使用中由于催化劑、高溫和熱的作用會(huì)發(fā)生氧化,抗氧劑的目的就是要抑制和減緩這種氧化的傾向,提高油品氧化安全性。主要的抗氧化劑有胺型、酚型和金屬型等。根據(jù)油品使用溫度的不同和應(yīng)用場(chǎng)合的不同,應(yīng)選擇不同類型的抗氧化劑。
(3) 抗磨劑:在摩擦面的高溫部分能與金屬反應(yīng)生成融點(diǎn)低的物質(zhì),節(jié)省油耗和振動(dòng)噪音。
(4) 油性劑:都是帶有極性分子的活性物質(zhì),能在金屬表面形成牢固的吸附膜,在邊界潤(rùn)滑的條件下,可以防止金屬摩擦面的直接接觸。
(5) 增粘劑(粘度指數(shù)改進(jìn)劑):又稱增稠劑,主要是聚合型有極高分子化合物,增粘劑不僅可以增加油品的粘度,并可改善油品的粘溫性能。有較好的抗剪切性能和熱氧化安定性能
(6) 防銹劑:是一些極性化合物,對(duì)金屬有很強(qiáng)的吸附力,能在金屬和油的界面上形成緊密的吸附膜以隔絕水分、潮氣和酸性物質(zhì)的侵蝕;防銹劑還能阻止氧化、防止酸性氧化物的生成,從而起到防銹的作用。
(7) 抗泡劑:使氣泡能迅速地溢出油面,失去穩(wěn)定性并易于破裂,從而縮短了氣泡存在的時(shí)間。
(8)極壓劑:大部分都是硫化物、氯化物、磷化物,在高溫下能與金屬反應(yīng)生成潤(rùn)滑性的物質(zhì),在苛刻條件下提供潤(rùn)滑。
(9)降凝劑:用以改變潤(rùn)滑劑中蠟晶體的形狀,從而提高油品在低溫下的流動(dòng)性。
潤(rùn)滑油的清凈分散性添加劑對(duì)潤(rùn)滑油重要意義
其一是指潤(rùn)滑油能將其氧化后生成的膠狀物、積炭等不溶物或懸浮在油中,形成穩(wěn)定 的膠體狀態(tài)而不易沉積在部件上;
其二是指將已沉積在發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的膠狀物、積炭 等,通過(guò)潤(rùn)滑油洗滌作用于洗滌下來(lái)。 清凈分散劑是一種具有表面活性的物質(zhì),它 能吸附油中的固體顆粒污染物,并使污染物懸浮于油的表面,以確保參加潤(rùn)滑循環(huán)的 油是清凈的,以減少高溫與漆膜的形成。分散劑則能將低溫油泥分散于油中,以便在 潤(rùn)滑油循環(huán)中將其濾掉。清凈分散添加劑是它們的總稱,它同時(shí)還具有洗滌、抗氧化 及防腐等功能。因此,也稱其為多效添加劑。從一定意義上說(shuō),潤(rùn)滑油質(zhì)量的高低, 主要區(qū)別在抵抗高、低溫沉積物和漆膜形成的性能上,也可以說(shuō)表現(xiàn)在潤(rùn)滑油內(nèi)清凈 分散劑的性能及加入量上,可見(jiàn)清凈分散劑對(duì)潤(rùn)滑油質(zhì)量具有重要影響。
加入抗氧劑和抗氧抗腐劑的原因
用燃料油、煤油、汽油、天然氣或人造氣體、液化氣等作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用潤(rùn)滑劑(如石蠟基潤(rùn)滑油)來(lái)潤(rùn)滑它們的運(yùn)動(dòng)部件。潤(rùn)滑油在使用中要與空氣接觸,各種機(jī)械設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生熱量,使運(yùn)轉(zhuǎn)中的摩擦部位溫度升高,另外,設(shè)備中的各種金屬材質(zhì),如銅、鐵等均會(huì)起催化作用加速油品的氧化變質(zhì),最終是潤(rùn)滑油粘度增加,生成酸性物質(zhì)腐蝕金屬材質(zhì),也會(huì)生成各種炭狀或?yàn)r青狀沉淀物質(zhì)如漆膜等堵塞管路。所有這些變化均對(duì)油品的繼續(xù)使用和設(shè)備正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響。因此要求油品有較好的抗氧和抗腐作用。在油品中加入抗氧和抗腐添加劑,其目的是抑制油品的氧化過(guò)程,鈍化金屬對(duì)氧化的催化作用,起到延長(zhǎng)油品使用和保護(hù)機(jī)器的目的。
經(jīng)過(guò)一定精致的基礎(chǔ)油,有一定的抗氧化作用,但是不能滿足近代及其的跟中苛刻要求,必須加入抗氧抗腐添加劑。添加量?jī)H次于清凈分散劑和粘度指數(shù)改進(jìn)劑,居第三位。
降凝劑機(jī)理
降凝劑是一種化學(xué)合成的聚合物或縮合物,在其分子中一般含有極性基團(tuán)(或芳香核)和與石蠟烴結(jié)構(gòu)類似的烷基鏈。降凝劑不能阻止石蠟在低溫下結(jié)晶析出,即油品的濁點(diǎn)不變,它是通過(guò)在蠟結(jié)晶表面的吸附或與蠟共晶來(lái)改變蠟晶的形狀和尺寸,防止蠟形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使之仍然保持油在低溫下的流動(dòng)能力。要強(qiáng)調(diào)的是,降凝劑只在含有少量蠟的油品中才能起降凝作用,油品中不含蠟或含蠟太多都無(wú)降凝效果。最常用的降凝劑有二甲基丙稀酸甲酯
防銹防腐劑機(jī)理
防銹劑是一種極性很強(qiáng)的化合物,其極性基團(tuán)對(duì)金屬表面有很強(qiáng)的吸附力,在金屬表面形成緊密的單分子或多分子保護(hù)層,阻止腐蝕介質(zhì)與金屬接觸,起到防銹作用。另外,溶解防銹劑的基礎(chǔ)油,可在防銹劑吸附少的地方進(jìn)行吸附,深入到防銹添加劑分子之間,借組范德華力與添加劑分子共同作用,使吸附膜更加牢固;另外,由于基礎(chǔ)油的作用,使添加劑對(duì)金屬表面的吸附更加牢固不易脫離,油還可以與添加劑形成濃縮物,從而使吸附膜更加緊密??傊?,基礎(chǔ)油的這些作用,有利于保護(hù)吸附分子,保持油膜厚度,起到一定的防銹作用。最常用的防腐蝕劑如:磺酸鋇、磺酸鈣、改性磺酸鈣、硼酸胺、羧酸胺
油性劑
主要是指潤(rùn)滑劑減少摩擦的性能。以提高這種性能的目的而使用的添加劑稱為油性劑(Oilness agents),有時(shí)也稱為減摩劑(Friction reducer)或摩擦改進(jìn)劑,用作油性劑的是某些表面活性物質(zhì),如動(dòng)植物油脂、脂肪酸、酯、胺等。
抗磨劑
是指潤(rùn)滑劑在輕負(fù)荷和中等負(fù)荷條件下能在摩擦表面形成薄膜,防止磨損的能力。如:硫化油脂、磷酸酯、二硫代磷酸金屬鹽。
極壓劑
是指潤(rùn)滑劑在低速高負(fù)荷或高速?zèng)_擊負(fù)荷摩擦條件下,即在所謂的極壓條件下防止摩擦面發(fā)生燒結(jié)、擦傷的能力。極壓劑多含有硫 磷 氯等活性物質(zhì),極壓劑在摩擦面上和金屬起化學(xué)反應(yīng),生成剪切力和熔點(diǎn)都比原金屬低的化合物,構(gòu)成極壓固體潤(rùn)滑膜,防止燒結(jié)。最常用的極壓劑如:硫化烯烴、磷酸酯、氮化物。
抗泡劑
潤(rùn)滑油使用中,常會(huì)受到震蕩、攪動(dòng)等影響,使空氣進(jìn)入潤(rùn)滑油中,以至于形成氣泡,則將影響潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能,加速氧化速度,導(dǎo)致油品損失,而且會(huì)阻礙油品的傳送,使供油中斷,妨礙潤(rùn)滑,對(duì)液壓油影響其壓力的傳遞??古輨┳饔弥饕且种婆菽漠a(chǎn)生,提高消除泡沫的速度,以免形成安定的泡沫。它能吸附在泡沫上,形成不安定的膜,從而達(dá)到破壞泡沫的目的。最常用的抗泡劑是甲基硅油抗泡劑
另外再談?wù)勈袌?chǎng)上常用的固體添加劑
現(xiàn)在市場(chǎng)中有眾多宣稱能提高機(jī)油保護(hù)功能的添加劑,而且不同品牌以不同的作用機(jī)理進(jìn)行宣傳。下面簡(jiǎn)單介紹幾種類型:
(1)石墨、二硫化鉬類固體懸浮型 主要起減摩抗磨作用,但只能應(yīng)用于固體潤(rùn)滑和低速大負(fù)荷設(shè)備,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)超過(guò)1000r/min時(shí)它們沒(méi)有任何作用。另外,它在潤(rùn)滑油中的狀態(tài)不穩(wěn)定,在一定的時(shí)間及溫度條件下會(huì)發(fā)生析出現(xiàn)象。其析出物會(huì)造成油路的堵塞,并加速油泥的形成。
(2)特氟龍樹脂微粒型 作為抗磨劑曾在美國(guó)應(yīng)用廣泛,但由于它在低溫下會(huì)沉積在油道、油泵集濾器上造成堵塞,以及沉積在活塞環(huán)槽內(nèi)使其失去活性,并加速油泥的形成,現(xiàn)在美國(guó)很少推薦使用。
(3)含銅、鉛等重金屬微粒的鍍膜類 能在摩擦表面形成一層金屬膜,起抗磨及抗極壓作用,但是必須使用濾芯孔徑略大的機(jī)油濾清器,否則會(huì)被被過(guò)濾出來(lái),堵塞機(jī)油泵及油路。再有,長(zhǎng)時(shí)間使用它會(huì)在活塞及缸體表面形成膜狀物,造成兩者粘結(jié),易出現(xiàn)粘環(huán)等現(xiàn)象。
(4)磁性油精類 是一種表面金屬磁化劑,主要起減摩、抗磨作用。該類產(chǎn)品有效作用時(shí)間太短,需不斷添加,費(fèi)用較高,而且會(huì)干擾汽車上的電子元件的正常工作。
(5)含氯型“氯”是一種良好的極壓劑,但不適合發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高速的工作環(huán)境,而且會(huì)在適宜條件下產(chǎn)生酸,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的金屬產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)。此外,氯添加劑可能會(huì)與潤(rùn)滑油中已有添加劑發(fā)生匹配問(wèn)題,引起其他副作用。
(6)無(wú)鉛、無(wú)氟、無(wú)氯的化學(xué)成膜劑類能同時(shí)表現(xiàn)出抗極壓性、抗氧化性及一定的抗磨性。由于它在金屬表面形成的化學(xué)反應(yīng)膜作用持久,因而能有效延長(zhǎng)潤(rùn)滑油和金屬機(jī)件壽命。
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