机械设备润滑油的添加剂.docx

机械设备润滑油的添加剂经过分馏、精制、脱蜡和补充精制得到的根底油并不是成品润滑油，在很多状况下是 满足不了各种设备的润滑要求的因此，为了使润滑油具有设备所需要的性能，人们研制 或选用多种具有特别性能的化合物，并添加到根底油中去这些化合物就是本节所介绍 的润滑油添加剂润滑油品质量的优劣打算于根底油的精制水平和添加剂的品种、质量 润滑油添加剂大多是各种有机化合物，为了到达应有的效能，添加剂必需能很好地溶于 〔或分散于〕油中，在储存及使用时稳定，不易发生变化， 并且不损坏润滑油的其他性能一、清净分散剂清净分散剂亦可细分为清净剂、分散剂，它是润滑油添加剂中最主要的添加剂之一，更是发动机油必需的添加剂发动机在工作过程中，其内部总会消灭一些污垢这些污垢 主要是燃料〔甚至包括局部进入燃烧室的发动机油〕的不完全燃 烧产物以窜气形式通过活塞环及缸壁的间隙，进入曲轴箱和发动 机油箱；另一局部则是润滑油在发动机内苛刻的工况条件下生成 的氧化产物它们以漆膜、积炭和油泥的形式吸附于活塞上，并 粘附、沉积于曲轴箱和机油箱清净剂在高温运转条件下能够防 止或抑制机油氧化而生成沉积物，并且能够把在活塞及气缸壁上 形成的漆膜和积炭“洗涤“下来，从而使发动机内部外表保持清洁。

分散剂能够吸附在较低的运转温度下形成的油泥，防止其分散成油泥沉积物，并使其分散开来，悬浮于机油中这时虽然机油的颜色会变深〔黑〕 .但却不会堵塞机油管路和滤清器，也不会使油的粘度上升清净剂多半是金属有机化合物，而分散剂则多为不含金属的 有机聚合物〔即所谓的无灰分散剂〕无论是清净剂或是分散剂， 几乎都是一些油溶性的皂类化合物它们的化学构造都是一些具 有长的烃基链的某种酸的盐类物质从它们的阳离子看，根本上 是钙、钡、钠、镁、锌和胺的盐类；从它们的酸的类型来看，又 可分为磷酸盐、硫代磷酸盐、酚盐和水杨酸盐、丁二酸的胺盐〔主要是它的酰亚胺〕此外，清净剂多是高碱性物质它们不仅具有好的清净性， 而且能够中和因燃料燃烧后生成的硫、氮氧化物遇到同时产生的水分所变成的各种酸从而保护发动机免受这些酸的腐蚀二、抗氧化添加剂润滑油的抗氧剂类型较多，如酚型、胺型、硫磷酸盐型、硼酸酯型、嗪型等抗氧剂按其作用机理，可分为自由基中止型和过氧化物分解型按其使用温度，可分为一般抗氧剂和高温抗氧剂按其应用可分为抗氧防胶剂，用于防止油品在厚油层条件下的氧化；抗氧防腐剂，用于防 止上油品在薄层条件下的氧化我国的抗氧剂就是按后一种方法分类的。

1. 抗氧防胶剂其典型代表为2，6-二叔丁基对甲酚，广泛用于变压器油、汽轮机油、液压油、通用机床油和某些工艺用油等这种抗氧化剂能提高润滑油的氧化安定性，延长油品的使用寿命和防止胶状沉淀物的生成假设与金属钝化剂复合使用则效果更好该剂的最高使用温度为120℃左右，过高温度即分解失效2. 抗氧防腐剂主要用于内燃机油等高温与氧接触的润滑油作用是提高润滑油的热氧化安定性，防止金属摩擦面的腐蚀，延长润滑油和机器的使用寿命常用的是二烷基二硫代磷酸锌这类添加剂具有优良的抗氧化力量，同时还具有优良的防腐蚀、抗磨损性能与清静分散剂复合使用，可以配制出高质量的内燃机油三、降凝剂油品发生凝固有两方面的缘由∶一是油品随着温度的下降， 粘度不断增加，温度下降到肯定程度，也就是粘度增大到使油品很难流淌时，就可以说是 “凝固“了 另一种状况是油品常常在它粘度增大到很难流淌之前，就由于其中所含的蜡在温度下降时不断析出并呈片状和针状结晶，在油中相互连接而形成三维网状构造，吸附和包住了那些仍能流淌的油，造成了油品整体上的凝固可以说油品的凝固常常就是由于其中蜡的结晶而造成的为了得到低凝点的润滑油，通常承受两种方法∶一是进展深冷脱蜡，但这会削减根底油的收率，也可能使油品的某些性能变差。

另一种方法就是承受降凝剂来降低油品的凝固温度降凝剂实际上也是一些和蜡构造很相像的烃类其作用是它吸附于油中蜡的外表上，从而转变蜡结晶的增长方向，阻挡其网状构造的增长，破坏结晶的构造，使之成为微小的、不影响油品流淌的结晶常用的降凝剂有∶烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、聚 α—烯烃等四、粘度添加剂〔粘度指数改进剂〕粘度添加剂加进油品中后，可以增加油品的粘度，也可以改善油品的粘温性能因此，人们通常称粘度添加剂为增粘剂，但更准确的名称应当是粘度指数改进剂粘度指数改进剂都是一些油溶性适度的链状高分子聚合物它在油中成不规章的线团状，就像棉纱球一样，并随着所用根底油的种类及所受温度的不同，其分子可实行线状伸胀或收缩的状态存在比方，当温度上升、根底油粘度下降时，粘度添加剂在油中的溶解度增大，棉纱状的聚合物松开，体积变大，从而增加了油品流淌的阻力，也就意味着增加了油品的粘度，起到了增加粘度指数的作用应当留意的是，粘度添加剂存在一个剪切稳定性〔即抗剪切性〕的问题目前常用的粘度添加剂有∶聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯基正丁基醚和苯乙烯共聚物等五、油性添加剂在低温轻载荷的运转条件下摩擦副处于流体润滑状态时，仅靠润滑油的粘性〔油品粘度的表达〕就可满足其润滑要求。

但当负荷、温度增大时，，两个作相对摩擦运动的金属外表则不易保持流体润滑，而呈边界润滑状态因此，润滑油的润滑性能几平完全和粘度无关，而主要取决于润滑油“油性“的好坏通常认为“油性“是由于润滑油中极性化合物的吸附而产生的一种削减摩擦和磨损的效果这种极性化合物，我们称它为油性剂油性剂多数都是由长链烃和极性基团组成它的极性基能与摩擦金属外表发生物理的或化学的吸附〔脂肪酸类化合物能和金属外表发生化学吸附，形成临时性的脂肪酸金属皂〕，形成比较结实而致密的单分子或几个分子的薄层，使金属之间的滑动具有很低的摩擦系数，并降低磨损但是，油性剂一般只能在载荷和冲击振动不很大、温度不很高的条件下有效果而当摩擦部件的温度到达150℃、载荷接近25MPa时会脱附而失去油性作用，因此应承受极压抗磨剂解决问题油性剂多是一些长链脂肪酸，如油酸、硬脂酸，或者是油醇等高级醇、胺、酯、硫化油脂、卤化油脂等六、极压抗磨剂极压抗磨剂是一种能在油性剂已失效的苛刻条件下起到润滑作用的添加剂一般该添加剂在高温、高速、高载荷或低速、高载荷、冲击载荷时，能放出活性元素与金属外表起化学反响，形成低熔点、高塑性的反响膜反响膜使金属外表凸起局部变软， 削减碰撞时的阻力。

同时，由于塑性变形和磨屑填平了金属外表的凹坑，增加了接触面积，降低了接触面的单位负荷，削减了摩擦和磨损化学反响膜有较高的强度，能承受较重的载荷，可削减磨损，防止胶合、烧结等目前常用的极压抗磨剂主要是硫、磷、氯等的有机极性化合物，其中∶（1） 硫型极压剂主要适用于高速、冲击载荷，有良好的抗擦伤、抗烧结的极压性能硫型极压剂的作用是∶在高温、高压下，硫化物分解出活性物质，活性物质与铁起作用生成硫化铁或硫化亚铁，形成熔点低、塑性高的化学反响膜，使金属外表凸起局部变软，降低了相对运动时的碰撞阻力由于塑性变形，硫化铁和硫化亚铁填平了凹坑，增加了接触面积，避开了胶合和擦伤由于硫化物的油膜强度较低，因此含有硫化物的润滑油往往在油膜裂开时才发挥其极压作用2） 磷型极压抗磨剂具有良好的抗磨抗擦伤性能，尤为适用于低速高载荷的条件其作用机理，目前有两种说法∶①磷化物在高温、高压下，放出活性物质与铁反响生成磷化铁磷化铁可以流淌，它在相对运动过程中，充当了化学抛光剂的角色②磷化物在高温下放出活性元素，经过屡次反响生成磷酸铁的化学反响膜反响膜具有较高的强度，但熔点比硫化铁低它有增进主极压剂的效能，对主极压剂〔如硫化物〕起到复合增效的作用。

3） 氯型极压抗磨剂具有较强的物理吸附性能，能在较 高温度下与金属反响生成化学反响膜它的油膜强度比硫化物高，比磷化物低；其极压性能比磷化物好，但比硫化物差硫化铁反 应膜在 750℃的高温仍有效，而氯化铁膜则在 350℃时就失效了此外，由于氯化物水解后的腐蚀性强，在有水存在的状况、下会 造成金属生锈，并且在一些国家氯化物的污染已引起了环保方面 的关注因此，这类添加剂目前已很少使用事实上，上述三类极压抗磨剂大都不同程度地存在腐蚀的可 能性，假设油品调配不当，就会产生腐蚀及腐蚀性磨损的隐患 因此在油品的配方争论时，就需要掌握好添加剂之间的极压抗磨、腐蚀与防腐的平衡关系除了上述添加剂外，还有一些有机金属系的极压抗磨添加剂， 如铝皂、二烷基二硫代磷酸锌和二硫化钼等此外，还有一些硼、锡、钛、锗、硅等化合物它们的作用机理不尽一样，除了上述 的形成化学反响膜的机理外，有的还会在金属外表形成吸附性很 强的“弹性微球膜“而起作用七、防锈剂所谓“锈“，是由于氧和水的作用，在金属〔主要是铁或铁合金〕外表生成的水化的氧化物和氢氧化物 水和氧是锈蚀的必要条件此外，温度的凹凸、酸度的强弱及其他催化性物质〔杂质〕的有无也是锈蚀的影响因素。

防锈剂是一种带有极性基的外表活性剂其作用是∶（1） 防锈剂能在肯定温度下〔如 100℃以下〕优先于其他物质〔包括水及其他添加剂〕与金属外表结实吸附，形成隔膜， 以防止水分及空气的侵入2） 对油相中的水滴，能被防锈剂的乳化层或吸附层溶解， 从而防止水分与金属外表接触3） 使已在金属外表上吸附的水分，受防锈剂的作用而被防锈油〔剂〕所置换一般润滑油承受的防锈剂主要有以下几种∶〔1〕磺酸盐类，如磺酸钡、钠、钙等〔 2〕羧酸及其盐类和酯类，如烯基丁二酸及环烷酸、环烷酸锌等〔 3〕磷酸及磷酸胺盐〔4〕胺类从上述得知，一些酸性物质会加剧金属生锈，但是某些防锈剂也是酸值较高的酸性化合物，如工业润滑油中常用的“T746“烯基丁二酸，其酸值高达300mgKOH/g，它们的酸性不但不会造成金属的锈蚀，而恰恰是起到防锈作用的有效组分这是推断一个油品防锈性好坏时，应当留意的问题八、防腐蚀剂防腐蚀剂是用来防止油品本身和油品氧化变质物质，以及像极压添加剂那样与金属反响活性大的物质，对有色金属的腐蚀防腐蚀剂的主要作用，一是钝化酸性物，如一些含氮的或胺类、酚化合物和ZDDP，它们能与油中能生成腐蚀性物质的活性基因发生反响，从而阻挡腐蚀性物质的形成，以防止腐蚀。

二是形成金属外表的防腐蚀覆膜，如一些有机硫化物和磷化物，它们能在金属外表形成硫、磷化的金属化合物薄膜，从而起到防止腐蚀的作用常有一些加有此类防腐蚀剂的油会使金属变色，这是由于防腐蚀覆膜形成的原因，而非金属被腐蚀事实上，上述所提到的防锈剂，在广义上也是防腐剂九、抗泡沫剂液压油、齿轮油和发动机油等由于循环系统的搅拌而较简洁 产生泡沫抗泡沫剂的作用就是破坏泡沫，缩短泡沫存在的时间作为抗泡沫剂，必需具备如下条件∶（1） 不溶或难溶于油2） 应有扩张性、分子间作用力小，和发泡分子有某种程度上的亲和性3） 充分分散于油中抗泡沫剂的作用原理是∶（1） 吸附在油的外表上，防止泡沫的产生2） 附着于局部泡沫膜上或从局部侵入泡沫膜，使泡沫膜的局部外表张力下降或局部膜变薄，然后裂开从客观上来说， 就是使小气泡结合成大气泡，在油面上裂开3） 破坏泡沫膜固有的稳定性，缩短泡沫的存在时间目前最常用和有效的抗泡沫剂是二甲基硅油但此剂有一个缺点∶会恶化油品的空气释放力量在液压油类中使用该剂要慎重，或使用另外一些对油品空气释放性影响较小的非硅型抗泡沫剂，如丙烯酸酯与醚的共聚物除了上述介绍的九种类型的添加剂外，还有其他的用于润滑油的添加剂，如破乳化剂、乳化剂、防霉剂、金属钝化剂、摩擦改进剂等，这里不一一介绍了。