2016-08-25 16:34 來源: 作者:
潤滑脂是以其特殊的性質(zhì)和用途,在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用廣泛。在潤滑脂的組成中,基礎(chǔ)油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在80%以上,基礎(chǔ)油的各項(xiàng)指標(biāo)對潤滑脂的使用性能有顯著的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,人們對潤滑脂的需求不僅數(shù)量增加,而且還要求質(zhì)量高、性能好和使用壽命長。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(chǔ)油本身的性能正日益受到關(guān)注。氧化安定性是評價潤滑脂質(zhì)量的重要指標(biāo),也是影響潤滑脂使用壽命的重要因素,研究基礎(chǔ)油的氧化安定性對開發(fā)長壽命潤滑脂非常重要。
與國外基礎(chǔ)油相比,我國基礎(chǔ)油存在著氮含量較高,硫含量較低(約為國外基礎(chǔ)油的10%)的問題,呈現(xiàn)出高氮低硫的特征。氮化物在基礎(chǔ)油中是一種氧化促進(jìn)劑,而含硫化合物在基礎(chǔ)油中是一種天然抗氧劑,2,這就導(dǎo)致國內(nèi)基礎(chǔ)油在氧化安定性上與國外基礎(chǔ)油有很大的差別,進(jìn)而影響到潤滑脂的質(zhì)量。
從研究基礎(chǔ)油的組成入手,考察基礎(chǔ)油組成對其氧化安定性的影響,通過改變基礎(chǔ)油的組成來改善潤滑脂的氧化安定性。
1實(shí)驗(yàn)部分1.1基礎(chǔ)油選用兩種基礎(chǔ)油,一種為工業(yè)上普遍應(yīng)用的中性油150BS,一種是應(yīng)用較少的橡膠填充油BS料,表1基礎(chǔ)油理化性能項(xiàng)目BS料40*C運(yùn)動粘度/粘度指數(shù)凝點(diǎn)/°c閃點(diǎn)/°c水質(zhì)量分?jǐn)?shù),%1.2基礎(chǔ)油組成分析實(shí)驗(yàn)采用硅膠色譜柱,用液固吸附色譜法對基礎(chǔ)油進(jìn)行四組分分離,分離出的各組分用紅外光譜(FT-IR)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)用Lab-X3000X射線熒光光譜分析儀測定。
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(zhuǎn)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(jìn)行皂化反應(yīng),反應(yīng)2h~3h后,升溫脫水,加入部分基礎(chǔ)油幫助化學(xué)工藝專業(yè)在讀研究生,現(xiàn)在中石化潤滑油天津分公司研究生站兩種基礎(chǔ)油的理化性能見表1.工作,從事潤滑脂基礎(chǔ)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)。
從中可以in基礎(chǔ)油硫筧是以C噻吩比芳g香!*.在18§左右就開始氧化v它們在低etbookmark2脫水,繼續(xù)升溫到220 *C左右,停止加熱,加入基礎(chǔ)油急冷,使溫度降到160*C左右,冷卻,經(jīng)三輥研磨機(jī)研磨均化得到成品鋰基潤滑脂。
2結(jié)果與討論2.1基礎(chǔ)油組成分析將兩種基礎(chǔ)油進(jìn)行四組分分離,分離結(jié)果見表2.表2基礎(chǔ)油組成組分BS料飽和烴,%芳香烴膠質(zhì),%瀝青質(zhì)從表2中可以看出,BS料中芳香烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,為68.97%,其次是飽和烴,再次是膠質(zhì),膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其他基礎(chǔ)油相比偏高,說明這種油的精制程度不高。150BS中飽和烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,其次是芳香烴,膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。BS料的飽和烴在室溫下呈固體狀,說明含有一定量的蠟,該油沒有經(jīng)過脫蠟處理,因此在室溫下呈現(xiàn)粘稠狀態(tài),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,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(jìn)行大致的結(jié)構(gòu)分析,飽和烴中含有直鏈烴、支鏈烴和環(huán)烷烴,其中150BS的飽和烴中的環(huán)烷烴較多,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(huán),苯環(huán)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(jìn)行了測定,結(jié)果見表3.表3硫的測定結(jié)果組分料總硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)飽和烴硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)芳香烴硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)膠質(zhì)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)硫醚的形式存在,大多為環(huán)狀結(jié)構(gòu),它們的分子極性和化學(xué)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。150BS的硫較低,這是兩種基礎(chǔ)油最顯著的差別?;A(chǔ)油組分的不同和硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異導(dǎo)致了兩種基礎(chǔ)油氧化安定性的差別。
2.2基礎(chǔ)油的氧化安定性米用差示掃描量熱法(DSC)評價基礎(chǔ)油的氧化安定性,當(dāng)溫度升高,基礎(chǔ)油開始氧化時,放熱曲線就開始下降,曲線下降越早,表明基礎(chǔ)油的抗氧化性能越差,高溫性能越差。是兩種基礎(chǔ)油的DSC曲線。
基礎(chǔ)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,下降趨勢也比較緩和,說明BS料的抗氧化性能較150BS好。
為了找出兩種基礎(chǔ)油氧化安定性差別的具體原因,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?;A(chǔ)油對潤滑脂氧化安定性的影響溫下比較穩(wěn)定,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?yàn)锽S料中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)多和硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)高是BS料氧化安定性比150BS好的主要原因。為進(jìn)一步說明各組分對氧化安定性的影響,將飽和烴和芳香烴按不同比例加入到基礎(chǔ)油中,考察組分的改變對基礎(chǔ)油氧化安定性的影響。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),往150BS中加入飽和烴和芳香烴都能產(chǎn)生較大的影響。其中加入飽和烴之后,初始氧化溫度改變不大,因?yàn)轱柡蜔N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,在加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(chǔ)油的氧化安定性。
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,觀察其DSC曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(qiáng),增幅比加入相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的自身的芳香烴要大。說明含硫化合物和芳香烴同時增加能使抗氧化性能增強(qiáng)幅度加大,它們之間產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng),共同提高基礎(chǔ)油的氧化安定性,見和。
當(dāng)芳香烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時,效果最好,通過計算,此時各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:飽和烴49.22%,芳香烴50.16%,膠質(zhì)0.61%,含硫化合物氧化后的油品用紅外光譜分析發(fā)現(xiàn),在1700cm- 1附近有明顯的吸收峰,這是醛和酮的特征吸收峰,說明氧化后的主要產(chǎn)物是醛和酮。
3基礎(chǔ)油氧化安定性對潤滑脂的影響基礎(chǔ)油是決定潤滑脂抗氧化性能的主要因素。
潤滑脂由基礎(chǔ)油、稠化劑和各種添加劑組成,除基礎(chǔ)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(jìn)氧化的作用,因此要求基礎(chǔ)油有較好的氧化安定性。
將兩種基礎(chǔ)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。
從中可以看出,用150BS作基礎(chǔ)油的潤滑脂氧化安定性較差,與基礎(chǔ)油的抗氧化性能相當(dāng),在180°C左右就開始氧化,而且氧化的速率非???,曲線陡降;而用BS料作基礎(chǔ)油的潤滑脂,抗氧化性能較好,氧化速率較慢。ishil%基礎(chǔ)油的化性能與潤滑脂致性,因此iet可以通過改變基礎(chǔ)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(zhì)量分?jǐn)?shù)加入到潤滑脂中(150BS為基礎(chǔ)油),考察抗氧化性能的改變,見。
基礎(chǔ)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(chǔ)油的變化趨勢相似,加入40%質(zhì)量分?jǐn)?shù)時,氧化安定性最好。
DSC測定的是潤滑脂或基礎(chǔ)油在動態(tài)升溫過程中的氧化安定性,而氧彈法測定的是靜態(tài)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(zhì)量分?jǐn)?shù)的潤滑脂用氧彈法測定其吸氧量,看是否在存在與動態(tài)相同的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見。
從可以看出,潤滑脂吸氧量隨著芳香烴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低,氧化安定性逐漸增強(qiáng),其結(jié)果與動態(tài)升溫實(shí)驗(yàn)相吻合。
3結(jié)論增加芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠提高基礎(chǔ)油的氧化安定性,芳烴和含硫化合物具有協(xié)同作用。
基礎(chǔ)油氧化主要產(chǎn)物是醛和酮。
BS料芳香烴質(zhì)量分?jǐn)?shù),*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(chǔ)油具有一致性,可通過改變基礎(chǔ)油的組成來改善潤滑脂的氧化安定性。
作者:佚名 來源:中國潤滑油網(wǎng)