News
新聞資訊
潤滑油的氧化與抗氧化
時間 : 2023-12-29 作者 :
潤滑油品在摩擦部件中起著降低摩擦和磨損的重要作用，被譽為“機械運轉血液”。設備的正常運轉和使用壽命，在很大程度上取決于潤滑的效能和潤滑油品質的優劣。
然而，在機械的使用過程以及長期的儲存中，潤滑油品多數會與空氣接觸，難以避免會與氧氣發生作用而出現氧化現象，致使質量下降而影響其工作效能。
一、潤滑油氧化及其危害
潤滑油烴成分的氧化變質與多種因素有關。它除了受烴成分類型和抗氧能力因素的影響外，還與外部工作條件因素如溫度、空氣接觸程度、金屬和水分等相關。其中，最顯著的影響因素是溫度，在一般的氧化條件下，當溫度每升高10℃時，其氧化速度約升高1倍。因此，在現代發動機中，尤其是航空渦輪發動機中，為提高發動機的熱效率，增大推重比，降低耗油率，發動機的渦輪前燃氣溫度不斷提高，油品的工作條件越來越苛刻，發動機的高溫狀況對潤滑油的耐熱性，也包括機件材料的耐熱性提出了更高的要求。
二、抗氧類添加劑及作用
由上述分析，潤滑油的氧化特征及影響可歸結為3點:一是氧化的起因緣于自由基的產生;二是氧化過程中過氧化物會加快氧化反應速度;三是氧化結果產物膠質、瀝青質和積炭對使用帶來嚴重影響。對此，減緩氧化和減輕氧化的影響，從潤滑油性能添加劑方面可從自由基的捕獲、過氧化物的分解、氧化產物的清除三個方面著手。
1、抗氧防膠劑(自由基捕獲劑)
抗氧防膠劑的功能是與自由基作用，使之失去活性而阻止氧化。這類添加劑主要類型有酚類、胺類、酚胺類以及硼酸酯等化合物。
抗氧防膠劑的作用機理是可提供活潑的氫原子，并在提供氫原子后所形成的自由基以穩定狀態存在。例如，廣泛應用的酚型抗氧劑2，6一二叔丁基對甲酚，分子結構中含有活潑的氫原子，可提供能量使自由基飽和而自身生成抗氧自由基，由于酚所形成自由基的缺電子狀態可由芳香環上的共軛電子所緩解，因此，它的結構穩定，而不再與其它成分發生反應，起到捕獲自由基，中斷自由基傳遞的作用。
2、抗氧防腐劑(過氧化物分解劑)
抗氧防腐劑的功能是分解過氧化物，減少其含量而延緩氧化分支。這類添加劑除了抗氧作用外，多數還有防止金屬腐蝕作用。
抗氧防腐劑主要品種有二烷基二硫代磷酸鹽(MDDP)和二烷基二硫代氨基甲酸鹽(MDDC)。
二烷基二硫代磷酸鹽(MDDP)屬于過氧化物分解劑，功能上包括抗氧、抗腐和一定的極壓抗磨性能。它在熱分解中生成的硫磷酸酯及其二硫化物和三硫化物，具有分解過氧化物的能力，分解方向是相應烷基 結構的醇類和醛類等。這類抗氧劑主要用于內燃機油中，使用溫度較高，熱分解溫度為160"C～180"C。
二烷基二硫代氨基甲酸鹽，主要用于內燃機油和航空活塞發動機潤滑油中，特別是在帶有鍍銀軸承的發動機用潤滑油中可代替MDDP，以避免因MDDP不穩定分解析出活性硫對銀軸承帶來腐 蝕。另外，這類化合物的耐高溫性能優于MDDP，熱分解溫度高出50℃～60℃，用于酯類合成油中可耐280~C高溫，是航空潤滑油中一種較理想的抗氧添加劑。
3、清凈分散劑
清凈分散劑的作用。內燃機油工作時的氧化沉積物可分為積炭、膠膜、油泥3種類型。積炭是燃燒室中的潤滑油和未完全燃燒燃料的氧化產物，影響到火花塞點火和正常燃燒膠膜是活塞環部位潤滑油膜的氧化產物，可使活塞環粘結失去彈性、降低散熱與密封效果;油泥是由曲軸箱中潤滑油的氧化產物和塵土、水分等凝聚而成，則會堵塞油路，增大發動機的廖桶。
清凈分散劑防止發動機中積炭、膠膜、油泥的形成，可從清凈、分散、增溶、中和4個作用來實現。所謂清凈作用，即將已經產生的積炭、膠膜從金屬表面清洗下來的性能，從而保持機件潔凈，工作狀況良好分散則是將膠膜、積炭等固體小顆粒吸附并分散在油中，使之隨油流動經過濾器清除，防止其沉積在金屬表面和油池底部增溶作用即增大油品對固態氧化產物的溶解性，增強分散能力，同時將中間氧化物溶解阻止其進一步縮合和氧化，減少膠膜和積炭的形成;中和作用即中和氧化產物中酸性成分，阻止其進一步 氧化和減小酸性成分對金屬的腐蝕作用。清凈分散劑品種。常用的清凈分散劑有磺酸鹽、烷基酚鹽、烷基水楊酸鹽、硫磷化聚異丁烯鋇、聚異 丁烯丁二酰亞胺等。
磺酸鹽與合成磺酸鹽的高溫清凈性好，中和能力強，也具有一定的分散性，是各種內燃機油中廣泛使用的主要添加劑。不足是能促進油品的氧化作用，故需要和抗氧添加劑復合使用。硫磷化聚異丁烯鋇鹽的清凈性好，有一定的分散性，可以起到分散低溫油泥的作用，但熱穩定性較差，多用于中、低檔汽油機油中。分散劑中性能最優的當屬不含金屬成分的無灰清凈分散劑。金屬鹽清凈分散劑由于含金屬離子，當油品含大量清凈分散劑時，使用中會產生大量灰分，使燃燒室沉積增多，火花塞污染。應用無灰清凈分散劑就可以避免和減輕這種現象。因此，目前在各種中、高檔內燃機油中幾乎都使用無灰清凈分散劑，采用無灰清凈分散劑與有灰清凈分散劑的復配方式。
無灰型清凈分散劑的品種主要有丁二酰亞胺型、丁二酸酯型和聚合型等無灰分散劑。丁二酰亞胺分散劑有單丁二酰亞胺和雙丁二酰亞胺，前者的低溫油浞分散性好，熱穩定性稍差，主要用于汽油機油中。后者熱穩定性好，多用于熱負荷高的增壓柴油機油中。丁二酸酯型無灰分散劑具有較好的高溫沉積控制，可與丁二酸亞胺型無灰分散劑復合使用于汽油機油與柴油機油中。聚合型無灰分散劑主要成分是聚甲基丙烯酸酯，其具有一定的分散性和增料作用，不足是分散性不強和熱穩定性較差，多用于多級汽油機油和合成航空活塞式紱動機潤滑油中。
