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润滑油基本性能及其支撑理论那点事(十一)

时间:2019-09-30 10:45 作者:石科院-李云鹏 点击:
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 关于润滑油的抗氧化性能,再做最后几点说明。

 抗氧添加剂,都应在油品没有受到明显氧化之前加入,如果油品已经有了相当程度的氧化,抗氧剂对氧化过程的抑制作用,将会大大降低。

 这很好理解,即“把问题扼杀于萌芽之中”。在没有氧化之前加入抗氧剂,会及时捕捉消耗掉体系所产生的自由基,从源头阻止氧化,而事后补加,对于已经形成的氧化诱导因素,一定量的抗氧剂则显得无能为力了。

 同时,不同作用机理的抗氧剂的复合,往往有协同作用。比如胺类与酚类的组合,酚类和酯类的组合,唑类与酯类的组合等。我们应该知道现在有一种酚酯抗氧剂,比如T 512,它并不是酚和酯的组合,而是在同一个抗氧剂分子中兼具酯基团和酚基团的结构,它毕竟相对于单一的酚和酯而言有一定的优越性,但不能代替胺类抗氧剂使用,也就是其“高温”性能还是有些欠缺。

 下图是某基础油的氧化态势。1-无抗氧剂;2-氧化开始前添加抗氧剂;3-氧化开始后4小时添加抗氧剂;4-氧化开始后7小时添加抗氧剂。

 另外还应注意的是,基础油中的天然抗氧剂(胶质、S化物),往往会对抗氧剂的感受性有较大的负面影响。我们都有这样的经验,如果Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类油相比,在不加抗氧剂之前,那么氧化性能好坏的次序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,而外加了抗氧剂之后,则顺序相反,并且加氢基础油的抗氧化性能大大优于Ⅰ类油,就是这个道理。好在,基础油品质以及加工工艺的提升,所谓胶质、S化物对抗氧剂的负面影响,基本可以不予考虑了。

 饱和烃对抗氧剂的感受性最好,芳烃,特别是多环芳烃的感受性较差。这也是我在多处强调的,真正认识一个基础油,必须从它的烃类组成入手的原因。

 另外,还要提及,氧化安定性与热安定性,是两个不同的概念。从表面上理解,氧化安定性,是指油品与空气或氧气接触的情况下,多发生自由基形式的链反应;而热安定性,基本无氧气的参与,多发生热裂解反应。在这方面,液压油是一个典型的例子,它的评定方法和手段分别有氧化安定性和热安定性两个指标。

 氧化安定性的评定方法也是多种多样,选择评定方法要考虑的因素包括:

 氧化机理:催化剂、温度、氧化深度(时间);

 判断指标:吸氧量、初期氧化产物、诱导期;

 有害产物:沉淀、小分子酸;

 有害性能:颜色、粘度增长;

 试验条件与应用环境的对应性:如气相反应、液相反应、油品的闪点、有金属尤其是铜催化剂的存在等等。在很多情况下,会特别提到铜的存在,这是因为,铜离子存在的氧化/还原系统(Cu+/Cu2+,发生催化自动氧化,“雪崩”式的加速氧化,可在较低温度下引发氧化反应。

Cu2+ + RH --→ Cu+ + H+ + R·

(完)

 作者:李云鹏,石油化工科学研究院,教授、高工、研究生导师,1987年南开大学研究生毕业后入职石科院,从事润滑油品及添加剂的研发工作近30年,在国内外学术期刊发表论文70余篇,发明专利15项,所主导研发产品获部级科技一等奖一次,其他奖项若干。