潤滑油的學(xué)科范圍

1、目錄1. 潤滑油的學(xué)科范圍2. 潤滑油的機(jī)理3. 潤滑材料4. 礦物潤滑油5. 合成潤滑劑簡介6. 潤滑脂7. 從新認(rèn)識(shí)潤滑材料8. 潤滑材料使用潤滑的學(xué)科范疇潤滑油屬于摩擦學(xué)的范疇，摩擦學(xué)就是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)中相互作用表面的理論和實(shí)踐。1 潤滑的機(jī)理 在存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)偶表面之間加入潤滑材料，把對(duì)偶表面之間的摩擦轉(zhuǎn)化為潤滑材料的內(nèi)摩擦。2 潤滑材料2.1.又稱潤滑介質(zhì)或潤滑劑，是具有特定物理，化學(xué)性能的物質(zhì)，用于加入相互作用對(duì)偶表面之間，具有較強(qiáng)的承載負(fù)荷的能力，其內(nèi)摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于對(duì)偶表面之間的摩擦系數(shù)，這些潤滑材料可以使液體，固體，半固體，以及氣體等。2.2.按照材料的存在狀態(tài)分為： 液體潤滑

2、劑-潤滑劑 半固體潤滑劑-潤滑脂 固體潤滑劑-石墨，二硫化鉬等按照選用的基礎(chǔ)油種類礦物潤滑劑-基礎(chǔ)油來源于石油合成潤滑油-基礎(chǔ)油經(jīng)化學(xué)合成3. 礦物潤滑油3.1組成原油石油基礎(chǔ)油 潤滑油產(chǎn)品 添加劑潤滑油組成基礎(chǔ)油添加劑典型的潤滑油成分75%-99%基礎(chǔ)油1%-25%添加劑3.2基礎(chǔ)油3.2.1概述 石油的主要組成元素是碳和氫,總含量為95%-99.5%,碳?xì)浠衔锍蔀闊N,基礎(chǔ)油主要由烷烴,環(huán)烷烴和芳香烴等烴類組成,沸點(diǎn)一般高于300攝氏度.潤滑油的化學(xué)組成異常復(fù)雜,主要是由于其中有機(jī)化合衍生物和同素異構(gòu)體眾多面造成的,潤滑油的粘度,氧化性就是有這些烴類的組成決定.3.2.2基礎(chǔ)油化學(xué)組成與流

3、變性的關(guān)系 潤滑油流變性由粘度,粘溫特性和低溫流動(dòng)性來衡量,與餾分的沸點(diǎn)范圍和化學(xué)組成有直接關(guān)系,如多環(huán)短側(cè)鏈的環(huán)狀烴,溫度降低時(shí)粘度積聚增大,如正構(gòu)烷烴和正構(gòu)長側(cè)鏈的環(huán)烷烴,雖然粘溫特性好,但本身熔點(diǎn)高,低溫易結(jié)晶,使油品低溫時(shí)喪失流動(dòng)性.3.2.3.基礎(chǔ)油化學(xué)組成與抗氧化性的關(guān)系 烴類是較穩(wěn)定的化合物,常溫或不太高的溫度不能直接與空氣中的氧分子發(fā)生反應(yīng),但高溫和光照可使這種反應(yīng)發(fā)生,哪怕極少也能引起其他烴類的鏈鎖的氧化,這是烴類氧化鏈鎖反應(yīng)的特點(diǎn).1) .烷烴的氧化,較高溫度下,氧化生產(chǎn)醇,醛,酮,焌酸或羥基酸等含氧化合物，深度氧化生產(chǎn)基酸和烴基酸的縮合物膠狀沉淀。2) .環(huán)狀烴氧化時(shí)，會(huì)

4、導(dǎo)致破裂生產(chǎn)羥基酸或醛酮酸，進(jìn)一步生產(chǎn)內(nèi)酯和聚醚，成為膠狀沉淀，懸浮在油液中，沉淀在機(jī)件表面是形成附著性強(qiáng)而堅(jiān)韌的漆膜把機(jī)件粘結(jié)在一起。3) .芳香烴的氧化，芳香烴的氧化產(chǎn)物為酚，深度氧化生成膠質(zhì)和瀝青，多環(huán)芳香烴流動(dòng)性極差，易生成膠質(zhì)和瀝青，是必須除去的非理想組分。4) .膠質(zhì)的氧化，膠質(zhì)的氧化后生成沉渣，有抑制抗氧劑的作用，應(yīng)在精制時(shí)除去。5) .基礎(chǔ)油中的氧，大部分存在于膠質(zhì)中，非理想組分。6) .基礎(chǔ)油中的硫,一部分存在于膠質(zhì)中,一部分存在芳香烴中,含硫芳香烴是天然抗氧劑.7) .基礎(chǔ)油中氮化合物,對(duì)抗氧性的影響不明確.3.2.4.潤滑油的合理組分1) .按粘度要求選擇合適的石油餾分,

5、制取高粘度的潤滑油選擇沸點(diǎn)較高的餾分,制取低粘度的潤滑油選擇沸點(diǎn)較低的餾分,各種餾分通過常減壓蒸餾獲得.2) .餾分選定后,應(yīng)除去其中的多環(huán)側(cè)鏈的環(huán)狀烴和膠質(zhì),瀝青非理想組分,以提高餾分的粘溫性和抗氧性,利用溶劑精制達(dá)到.3) .再根據(jù)對(duì)油品凝固點(diǎn)的要求,除去餾分中的高熔點(diǎn)烴類,通過溶劑脫蠟改善油品的低溫流動(dòng)性.4.1添加劑 為了改善潤滑油的物理化學(xué)性質(zhì),向潤滑油中加入一定量的其他組分,給潤滑油賦予新的性能和加強(qiáng)原有的性能,更好的滿足需要,這些組分稱之為潤滑油添加劑. 添加劑的分類: 一類是為改善潤滑油的物理性能的,如粘度指數(shù)改進(jìn)劑,油性劑,降凝劑和抗泡劑等. 另一類是為改善潤滑油化學(xué)性能的,

6、有極壓抗磨劑,抗氧劑,防銹劑和清凈分散劑等.1. 清凈分散劑 包括清凈劑和分散劑,主要用于內(nèi)燃機(jī)油,使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部保持清潔,使生成的不溶性物質(zhì)呈膠體懸浮狀態(tài),不致進(jìn)一步形成積碳,漆膜和油泥.具體表現(xiàn):酸中和作用,清凈分散劑具有堿性,能中和潤滑油氧化生成的酸,防止其進(jìn)一步縮合,因而使漆膜減少,同時(shí)防止酸對(duì)金屬的腐蝕.(1) .增溶作用 清凈分散劑是一些表面活性劑,它能將本來在油中不能溶解的固體或液體增溶于由5-20個(gè)表面活性劑分子集合而成的膠束中心,將含油羥基,羥基含氧化合物,含硝基化合物,水分等增溶在膠束中,形成膠體,以防進(jìn)一步氧化和縮合.(2) .分散作用 能吸附已經(jīng)生成的積碳和漆膜等固體小顆

7、粒,使之成為膠體溶液狀態(tài)分散在油中,阻止這些物質(zhì)進(jìn)一步凝聚成大顆粒而粘附在機(jī)件上,或沉積為油泥.2. 抗氧化劑 潤滑油氧化通常經(jīng)歷引發(fā),蔓延和終止三階段,引發(fā)階段帶有一個(gè)氫原子的化學(xué)鍵會(huì)發(fā)生斷裂導(dǎo)致油品有機(jī)成分,R產(chǎn)生自由基,自由基為高活性組分,能與氧反應(yīng)形成過氧化自由基,過氧化自由基通過與潤滑油更多成分反應(yīng),產(chǎn)生額外自由基R.最終2個(gè)自由基類型結(jié)合形成一個(gè)溫度化合物,此過程為終止階段,它將自由基從系統(tǒng)中剔除,盡管終止過程會(huì)消耗一些自由基,但只要外部條件存在,蔓延期間會(huì)產(chǎn)生更多自由基,如果不加抑制嗎,最終會(huì)導(dǎo)致全部油品組分破裂,抗氧劑與自由基發(fā)生反應(yīng),形成穩(wěn)定化學(xué)物種,有2種主要抗氧劑類型,即

8、基本抗氧劑和輔助抗氧劑.前者通過與自由基反應(yīng)形成穩(wěn)定分子,從而抑制氧化作用,該反應(yīng)通過式,金屬和金屬離子對(duì)烴類都有催化作用,因此還有一種金屬減活劑,分為2類,一類叫做螯合劑可以捕獲金屬離子,另一類叫表面鈍化劑可以覆蓋金屬表層,防止金屬和金屬離子對(duì)烴類氧化的催化作用.3. 極壓抗磨劑 是指在高溫,高壓的邊界狀態(tài)下,能和金屬表面形成高熔點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)膜,以防止金屬間發(fā)生熔接,咬粘,刮傷的添加劑,極壓抗磨劑一般分為有機(jī)硫化物,有機(jī)磷化物,氯化物和有機(jī)金屬鹽等,極壓抗磨劑的作用機(jī)理以有機(jī)硫化物為例,首先在金屬表面上形成吸附膜,負(fù)荷的增加時(shí),金屬表面瞬間的溫度升高,金屬與有機(jī)硫化物反應(yīng)生成硫醇鐵覆蓋膜起抗磨

9、作用,隨負(fù)荷進(jìn)一步提高,生成硫化鐵固體膜起極壓作用.潤滑生成方法:(1) .常減壓蒸餾 利用石油中各組分的沸點(diǎn)差這一特性,通過常減壓裝置從石油中分離出各石油餾分,經(jīng)常減壓蒸餾塔,在400攝氏度以上只能得到低粘度的潤滑油料,溫度過高會(huì)有部分烴裂解,并在加熱爐中結(jié)焦,影響潤滑油質(zhì)量,利用外壓降低,沸點(diǎn)降低的原理,常用減壓蒸餾分離高沸點(diǎn),高粘度的餾分350-500攝氏度,還有一部分重質(zhì)潤滑油料在減壓塔中也難以分離,留在減壓油渣中,這部分油料需要去掉其中的膠質(zhì),瀝青質(zhì)才能進(jìn)一步的加工.(2).溶劑精制 用溶劑提取油中某些非理想組分來改變油品的性質(zhì)，經(jīng)溶劑精制后其粘溫性能，抗氧化性等性能都有很大改善，利

10、用溶劑對(duì)非理想組分的溶解度很大，而對(duì)理想組分的溶解度很小來提取非理想組分。（3）.溶劑脫蠟 為使?jié)櫥捅３至己玫牡蜏亓鲃?dòng)性,必須將其中易于凝固的蠟除去,除蠟的方法有冷榨脫蠟,溶劑脫蠟和尿素脫蠟.(4) .丙烷脫瀝青 在減壓蒸餾中仍不能分離出來的分子量很大,沸點(diǎn)很高,烴類殘留在減壓油渣中,這些烴是制取高粘度潤滑油的良好原料,但必須去除其中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì),常用的方法是丙烷脫瀝青,利用液態(tài)丙烷在其臨界溫度附近對(duì)瀝青的溶解度很小而對(duì)油的溶解度很大的特性使油和瀝青分離.丙烷脫瀝青后的油和其他餾分一樣,經(jīng)過精制和脫蠟后一同進(jìn)入下一道工序.(5).白土精制 經(jīng)過溶劑精制和脫蠟后，其質(zhì)量基本達(dá)到要求，但一般總

11、會(huì)含有未分離掉的溶劑，水分以及回收溶劑時(shí)加熱產(chǎn)生的某些大分子縮合物，膠質(zhì)和不穩(wěn)定化合物，來自加工設(shè)備的鐵屑等，為除去這種雜質(zhì)，改善油品顏色，提高安定性，降低殘?zhí)?，還需要一次補(bǔ)充精制，常用方法白土處理，白土精制利用活性白土的吸附能力，使各種雜質(zhì)吸附在活性白土上，然后濾去白土除去的雜質(zhì)。（6） 潤滑油加氫 潤滑油加氫是生產(chǎn)潤滑油的一種新工藝,即通過潤滑劑的作用,潤滑劑原料和氫產(chǎn)生各種反應(yīng),目的是:1除去硫 氧 氮 等雜質(zhì),2將非理想組分轉(zhuǎn)化為理想組分.3同時(shí)裂解產(chǎn)生少了的氣體,燃料油組分.(7) .潤滑油品種的開發(fā) 有了高質(zhì)量的基礎(chǔ)油組分和添加劑，不等于就能生產(chǎn)高質(zhì)量的潤滑油，因?yàn)闈櫥透鹘M分的配

12、伍很重要的，配伍越好，幾種添加劑的效果大于每種添加劑單獨(dú)使用的總和，配伍不好，添加劑相互之間的作用可以抵消，潤滑油的研制實(shí)際上就是探索基礎(chǔ)油和添加劑的最佳組分，篩選出具有最佳負(fù)荷效果的添加劑組合和劑量，即最佳配方。（8) .潤滑油產(chǎn)品的調(diào)和 調(diào)和是潤滑油制備過程中最后一道重要工序，按照配方，將潤滑油各基礎(chǔ)組分和添加劑按比例，順序加入調(diào)和容器，用機(jī)械攪拌，抽送循環(huán)，管道靜態(tài)混合等方法調(diào)和均勻，然后按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)采樣分析合格后正式成為產(chǎn)品。4.潤滑油的作用 1.減壓抗磨2.冷卻3.密封4.抗腐蝕防銹5.清凈沖洗6.應(yīng)力分散和緩沖7.動(dòng)能傳遞 動(dòng)力粘度:液體在一定切應(yīng)力下流時(shí)內(nèi)摩擦力的度量,其值等于所

13、加在液體的切應(yīng)力與切應(yīng)變率之比 粘溫性能:指潤滑油粘度隨溫度變化而變化的程度,隨溫度變化而變化的程度小,說明粘溫性能好,反之說明差,衡量粘溫性能的參數(shù)有粘度指數(shù)和粘度比,潤滑油壓力增加,粘度增大,壓力低于5PMA,油的粘度變化很小,壓力超過20PMA,粘度隨壓力變化顯著,壓力達(dá)到40-50PMA,粘度是大氣壓粘度的2倍,如果越大變成蠟質(zhì)狀態(tài)物.4.1潤滑油理化性能 1.密度 2.顏色3.閃點(diǎn)和燃點(diǎn)4.凝點(diǎn)和傾點(diǎn)5.水分6.機(jī)械雜質(zhì)7.殘?zhí)?.灰分和硫酸鹽水分9.酸值 堿值 和中和值 10.水溶性酸和堿11.防銹性12.防腐性13.抗泡性14.抗乳化性15.氧化安定性16.水解安定性17.與橡膠

14、適應(yīng)性4.2潤滑油的分類 我國潤滑油的分類是按照潤滑油劑的應(yīng)用場合分類的,現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)GB7631 1-87 潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品的分類第一部分,采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6743/0-1981.4.3主要潤滑油種類的介紹 內(nèi)燃機(jī)油:又稱發(fā)動(dòng)機(jī)油,是消耗量最大的潤滑油產(chǎn)品,占年消耗總量的40%以上.用于潤滑內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑,通常分為汽油機(jī)油,柴油機(jī)油,和汽機(jī)油和柴油機(jī)通用油,專用品種油二沖程汽油機(jī)油,船用柴油機(jī)油,鐵路機(jī)車有柴油機(jī)油,試車用柴油機(jī)油,坦克發(fā)動(dòng)機(jī)油,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)油等.1. 內(nèi)燃機(jī)油基本性能:1良好的粘溫性能,較強(qiáng)的粘度,2較強(qiáng)的抗氧化能力.較好的溫定性,3良好的清凈分散性,4良好的潤滑性,抗

15、磨性5良好的抗腐蝕性和酸中和性6良好的抗泡沫性2. 內(nèi)燃機(jī)油分2種:是以按使用性能分類,二是按照粘度分類,每種內(nèi)燃機(jī)油包括使用性能分類及粘度分級(jí)2個(gè)方面.國際通用的內(nèi)燃機(jī)油性能分類 由美國汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE),美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM),美國石油公會(huì)(API)共同制定的API使用性能分類(SAE J183-89) 柴油機(jī)油: CA CB CC CD CD-2 CF-4 二沖程汽車機(jī)油:TSC-1 TSC-2 TSC-3 TSC-4 我國內(nèi)燃機(jī)油性能分類:現(xiàn)國標(biāo)為:GB/T7631.3-1995 5.1合成潤滑劑種類 已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的合成潤滑油有下列6類,應(yīng)用分類分散在各類潤滑油類型中,沒有專門分類,1有機(jī)脂2合成烴3聚醚4聚硅氧烷5含氟油6磷酸酯5.2合成潤滑油劑特性 與礦物油相比,合成潤滑油有下列性能1較好的高溫性能2優(yōu)良的粘溫和低溫性能3較低的揮發(fā)性4優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性5抗燃性6抗輻射性7與橡膠密封性的適應(yīng)性8對(duì)金屬的作用6潤滑脂 潤滑脂是將稠化劑分散與基礎(chǔ)油中所形成的一種穩(wěn)定的固體或半固體產(chǎn)品,通常會(huì)加入某種特性的添加劑和填料,潤滑脂的組成有基礎(chǔ)油,稠化劑,添加劑.6.1基礎(chǔ)油 潤滑脂的基礎(chǔ)油即液體潤滑油,占潤滑脂總量的70%-90%,潤