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润滑油根底油组成构造与油泥堆积物之间的关系

文字: [大] [中] [小] 来源:合肥尚润润滑科技有限公司 更新时间:2019/03/25 浏览:0

前言合肥润滑油是由不同粘度等级的根底油配以各种具有不同功用的添加剂调合而成。关于绝大多数润滑油而言,根底油含量达80%以上,因而,根底油质量的上下关于润滑油性能的好坏至关重要,并在润滑油种类的晋级换代中起着非常重要的作用,由于它提供了润滑油最根本的光滑、冷却等性能。

根底油因加工工艺不同,使其化学组成存在很大的差别,从而招致其性能以及对添加剂的感受性也有很大的不同。

近年来,随着各种剖析手腕的开展和性能评价手腕的进步,国内外科研工作者在润滑油根底油的构造组成与性能之间的关系方面做了大量的研讨工作。但从研讨的内容看,大多集中在根底油的构造组成与氧化安定性之间的关系研讨11-51,以及润滑油根底油的低温性能方面的研讨171,由于润滑油根底油组成和油品生成堆积物的复杂性,使得从组成上研讨根底油与低温堆积物之间关系的报道比拟少。JASup等人运用不同构造组成的根底油停止了MS呈序VE台架实验。实验标明根底油中的硫对油泥的构成有促进作用,能加速油泥的构成;芳烃,特别是强极性的芳烃在MSg序VE实验中是理想组分,他以为这是由于强极性组分进步了对油泥的溶解;另外,增加根底油中多环芳烃含量可招致活塞漆膜的增加,清净性变差。还有研讨标明:含饱和烃,特别是烷烃更多的、I、V类根底油,在MS程序vE中对添加剂的感受性比传统的I类根底油明显要好|91.华东理工大学的陈士锋等人也停止了这方面的研讨|1(121.他们以比照研讨的办法,调查了传统的溶剂精制工艺消费的根底油和加氢异构脱蜡工艺消费的根底油的低温油泥生成特性。但是在润滑油根底油的油泥堆积物构成及剖析方面的根底研讨工作尚存在缺乏。

相关于费用昂贵、耗时较多的台架实验和行车实验来说,实验室模仿实验在根底应用研讨方面有着简单、经济、快捷的优势。本研讨采用了兰州研发中心自主研发的低温油泥模仿实验机调查了150~200粘度牌号的I、、I、W类根底油的构造组成与油泥堆积物之间的关系以及对分散剂的感受性,同时应用RMSXPS等剖析手腕对根底油的烃类组成以及在油泥实验中产生的废油、油泥、漆膜的化学组成停止了剖析,初步剖析了根底油构造组成对堆积物的影响,以对根底油资源的合理应用提供技术支持。

1实验局部11实验用根底油表1实验用根底油根底油编号根底油牌号备注I类W类12根底油烃类组成剖析首先采用柱色谱剖析办法将根底油别离,分别得到饱和烃和芳烃组分,再将饱和烃和芳烃组分在质谱剖析仪上停止进一步的烃类组成剖析,即可得到链烷烃、不同环数的环烷烃和不同环数的芳香烃等烃类组成。

3性能实验在低温油泥实验中,采用兰州润滑油研讨开发中心自主研制的低温油泥模仿实验机,其实验大纲如下:将一定比例的促进剂参加到装有一定量的根底油的反响管中,加热反响管到一定的温度。一定流速的―定流速的混合后通入反响管使其反响一定的时间,反响完毕后,用正己烷冲洗反响管,得到堆积在反响管壁上的堆积物,在一定温度下烘干称重,称之为漆膜;同时用正己烷稀释试样并离心别离,对离心别离出的堆积物同样烘干称重,称之为油泥,用油泥与漆膜的总量表示根底油的低温堆积物生成倾向,同时对反响后的根底油经离心别离后的正己烷提取物称之为废油。

14废油和堆积物组成剖析将以上两个模仿实验所得到的废油、油泥、漆膜分别停止红外光谱和X射线光电子能谱剖析,用以判别根底油在实验前后化学组成的变化、剖析检测油泥及漆膜的化学组成。本研讨工作所采用的红外光谱仪为美国NC1公司的Mana一R550型傅立叶变换红外光谱仪,X射线光电子能谱仪为英国VGcnf公司的ESGAAB210型光电子能谱仪。

2结果与讨论1根底油根本性能剖析实验用根底油根本性能剖析数据见表2表2根底油根本剖析数据编号根底油牌号1饱和烃,%芳烃,%分类剖析表2的数据能够看出,关于不同加工工艺条件下消费的相同粘度牌号的根底油,在族组成、硫氮含量以及粘温性方面差别很大。同为I类的溶剂精制根底油,由于不同的消费厂家采用不同的精制工艺,也使得其消费的根底油在性能和组成方面存在很大的差别。但同为类的加氢根底油,不同厂家消费的根底油,其性能和组成的差别就很小。总体上来说,从传统工艺消费的I类溶剂精制油,到采用加氢工艺消费的、11类加氢油,再到采用化学办法合成的W类合成油PA的技术开展,反映了润滑油根底油的开展趋向,即进步根底油中饱和烃含量、降低芳烃及硫、氮含量、改善粘温性能是润滑油根底油晋级换代的主攻方向。

22烃类组成剖析表3、表4为实验用根底油的烃类组成剖析数据。剖析表3表4的数据能够看出:溶剂精制根底油中饱和烃主要以环烷烃的方式存在,链烷烃的含量均较低。加氢根底油中饱和烃中的链烷烃和总环烷烃含量根本接近。只要5号的总环烷烃含量较高,而链烷烃的含量则较低。

在环烷烃构成方面,大多数根底油中的环烷烃主要以四环以下为主,而1号溶剂精制油和6号HVH150加氢处置油的环烷烃散布较宽,除了以四环以下的环烷烃为主外,还含有少量的五环环烷烃和六环环烷烃,而且1号溶剂精制油五环环烷烃和六环环烷烃的含量远高于6号HVH150加氢处置油。

在芳烃构成方面,溶剂精制根底油主要以单环芳烃为主,同时含有少量的双环芳烃以及微量的稠环芳烃和噻吩含硫化合物,但3号溶剂精制根底油的芳烃含量远低于1号和2号的溶剂精制根底油,特别是单环芳烃和双环芳烃。加氢根底油的芳烃含量极低,以致于质谱剖析办法无法分辨出其细致组成。

表3根底油饱和烃组成%编号根底油链烷烃― -环环烷烃二环环烷烃三环环烷烃四环环烷烃五环环烷烃六环环烷烃总环烷烃饱和烃表4根底油芳烃组成编号根底油总单环芳烃总双环芳烃总三环芳烃总四环芳烃总五环芳烃总噻吩未审定芳烃总芳烃23根底油的低温堆积物生成倾向根底油的低温堆积物生成倾向调查结果见表表5根底油低温堆积物生成倾向编号根底油油泥/mg漆膜/mg堆积物总量/mg备注I类W类剖析表5的实验结果,能够得到以下结论:根底油中的环烷烃和芳烃组分容易发作氧化硝化反响,从而加重堆积物的生成。根底油中较高的SN含量也能促进堆积物的生成,另外,根底油中的多环环烷烃,如五环环烷烃和六环环烷烃的存在也能加重堆积物的生成。根底油中的环烷烃比链烷烃更易发作氧化和硝化反响,从而加重油泥的生成。

合肥润滑油为了研讨堆积物产生的缘由,我们对1号根底油新油、模仿实验产生的废油(正己烷提取物)、离心别离的油泥停止了R剖析,谱图见、及同时,对模仿实验产生的油泥及漆膜停止了XPS剖析,结果见是一个典型的根底油红外光谱图。2924的面内弯曲振动,722m-是一(CH)n―的面外摇m-、2854m-处的强吸收是一C3和一C2的伸摆振动。

从中各峰的吸收与新油()比照,不难别呈现了羰基化合物、含氮化合物和含硫化合物的发现,废油在1713 1631cT1和1157cT1分吸收峰。这一结果标明:在整个模仿实验过程中,根底油MVI200重新油到废油阅历了氧化、硝化和硫化等复杂的衰落过程。在的3238m-1处呈现了羟基化合物的吸收峰,同时在谱图的3440m-1处有一吸收宽峰,这一明显特征标明,在油泥中含有缔合态的一田此外,与比照,中羰基化合物、含氮化合物和含硫化合物的吸收峰明显要强,这阐明在根底油衰落后的大局部氧化产物、硝化产物和硫化产物都集中在油泥中。

到1是模仿实验所得到的油泥和漆膜的X射线光电子能谱图(XPS,表6和表7分别是油泥和漆膜的XPS元素定性剖析结果。经过油泥和漆膜中CSON四种活性元素在不异化学环境下的分离能,从而剖析审定油泥和漆膜中这四种元素的化学形态。

吸收峰代号分离能/V含量,%由和表6能够看出,实验油泥中除了含有大量的含碳化合物之外,还含有含氧、含硫、含氮化合物,而在这三种杂原子化合物中,氧化物占绝大多数。依据剖析结果可知,碳化物是以C一C键为主的烃类化合物(285V,相对含量占到84%,氧化物、硫化物和氮化物均以两种不同的化学形态而存在。

由可知,两种硫化物分别是硫酸盐(169. 17eV)和磺酸盐(16585V)。阐明氮化物为硝酸盐(40582V)和亚硝酸盐(401.明氧化物是由有机酸(52972eV)羧酸和无机酸(3249V)碳酸构成的。

漆膜的XPS定性剖析普图表7XPS元素定量剖析结果(漆膜)吸收峰代号分离能/V含量,%1s532根底油分离能/eV由和表7能够看出,实验漆膜中除了含有大量的含碳化合物之外,还含有含氧、含硫、含氮化合物,而在这三种杂原子化合物中,氧化物又占绝大多数。依据剖析结果可知,碳化物是以C-C键为主的烃类化合物(285V)相对含量占到62%,氮化物存在着两种形态,而氧化物与硫化物只要一种形态,这就是漆膜和油泥在化学形态上存在差别的最大特性。

由可知,硫化物是硫酸盐(169.明在漆膜中硫化物进一步反响,最终形态硫酸盐。0阐明氮化物为硝酸盐(406 18eV)和亚硝酸盐(40144eV)。1证明氧化物是无机酸(532 58eV碳酸,阐明漆膜中的氧化物也是氧化反响的最终形态无机酸。

24根底油对分散剂的感受性本研讨中调查了不同根底油对同一种无灰分散剂的感受性。为此,选择了溶剂精制根底油、加氢处置根底油以及PAO合成根底油各一个,分别参加T61A无灰分散剂,停止了清净分散性调查,加剂量均为3%结果见23 2不同根底油对T161A的感受性调查(油泥)剖析2的结果可知:参加等剂量的无灰分散剂T61A溶剂精制油HV150产生的油泥较多,加氢油HVH150次之,合成油产生的油泥较少,这与根底油自身的调查结果是分歧的。但从T61八无灰分散剂的参加,对根底油自身产生的油泥改善水平来看,溶剂精制根底油HV150的效果最为明显,合成油最差,主要缘由是由于根底油中的芳烃组分能促进对油泥的溶解所致。

3不同根底油对T161A的感受性调查(漆膜)剖析3的结果可知:等剂量的无灰分散剂T61A分别参加3种不同工艺消费的根底油中,漆膜生成量均有显著改善,溶剂精制油HV150降落81%加氢油降落82%,合成油降落89%,比拟而言,合成油更为显著,阐明合成油对无灰分散剂T61A在清净性方面的感受性更好。

3结论根底油中的环烷烃、芳香烃和含硫、氮的杂原子化合物是油泥、漆膜的主要来源。

XPS剖析标明:根底油经低温氧化硝化反响后,产生的油泥堆积物中的氧化物、硫化物和氮化物均以两种不同的化学形态存在,而在产生的漆膜堆积物中的氧化物与硫化物只要一种化学形态,阐明漆膜是油泥进一步反响的产物。

根底油中的芳烃组分在促进油泥溶解方面是理想组分,加氢油和合成油在此方面的缺乏需求功用添加剂补偿。

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