基礎(chǔ)油的性質(zhì)對(duì)成品潤滑油的影響

張晨輝

2010.10

潤滑油的組成基礎(chǔ)油、添加劑基礎(chǔ)油的性質(zhì)對(duì)潤滑油的性質(zhì)有至關(guān)重要。添加劑的品種和配方平衡組合是形成潤滑油品種的基礎(chǔ)。潤滑劑的組成基礎(chǔ)油主要成分，決定潤滑劑的基本性質(zhì)

如：抗氧、粘溫、低溫、揮發(fā)等性能添加劑

彌補(bǔ)和改善基礎(chǔ)油的不足

如：抗氧、粘溫、高低溫等性能

賦予潤滑劑新的性能

如：潤滑、極壓抗磨、防銹、防腐、清凈分散、抗泡等性能潤滑油的品質(zhì)取決于基礎(chǔ)油、添加劑對(duì)于潤滑油原料來說，做為占到80%以上的基礎(chǔ)油決定了油品的高溫性能、剪切性能、粘溫特性、抗氧化能力、蒸發(fā)損失性能以及會(huì)造成油泥和積碳、煙怠的有害成份含量。而功能添加劑而主要體現(xiàn)在對(duì)油品的改性及提高方面?；A(chǔ)油的API分類類別粘度指數(shù)飽和烴含量

硫含量I80－120<90％

且/或

≧0.03

％II80－120≧90

％

且

<0.03%III>120≧90

％

且

<0.03%IVPAO（聚a烯烴）V其它基礎(chǔ)油的理想組分：直鏈、帶支鏈飽和烷烴基礎(chǔ)油的非理想組分：

芳香烴和其它非飽和烴硫、氧、氮及其化合物膠質(zhì)、瀝青重金屬元素基礎(chǔ)油的制造過程就是除去非理想組分理想的基礎(chǔ)油性能更高的粘度指數(shù)低揮發(fā)性提高溶解性改進(jìn)化學(xué)特性以提高在發(fā)動(dòng)機(jī)中的性能優(yōu)良的低溫性能化學(xué)組成與物化特性間的關(guān)系直鏈烷烴支鏈烷烴單環(huán)烷烴多環(huán)烷烴芳烴KV揮發(fā)性VI2001551407050傾點(diǎn)溶解性分子量氧化安定性基礎(chǔ)油的性能與其烴組成的關(guān)系加氫或白土除去差S=抗氧劑N,O為促氧劑好差極性物抽提或加氫出去差一般/差好差芳烴可留下一般一般很好一般環(huán)烷烴理想組份好好好很好異構(gòu)烷烴溶劑或加氫脫蠟除去好好太高很好正構(gòu)烷烴精制過程揮發(fā)度氧化性能傾點(diǎn)粘溫性能性質(zhì)烴類基礎(chǔ)油性能粘度化學(xué)活性表面活性溶解性揮發(fā)性高溫/氧化安定性低溫流動(dòng)性磨損腐蝕傾向酸性物質(zhì)和油泥生成摩擦損失抗乳化性抗泡性磨損密封材料適應(yīng)性沉積物生成基礎(chǔ)油不同類別的性質(zhì)I類油II類油III類油IV類油加氫工藝聚烯烴API分類粘度級(jí)別測(cè)定項(xiàng)目100SN100NVHVI4PAO4100°C運(yùn)動(dòng)粘度(KV)厘坨(cSt)

黏度指數(shù)(VI)95115130123傾點(diǎn)oC-15-18-21-72揮發(fā)度%GCD法371oC184.82<1

NOACK法250oC2314.51211.53.854.04.24.340°C運(yùn)動(dòng)粘度(KV)厘坨(cSt)20.321.219.516.8潤滑油加工方法溶劑精制飽和烴對(duì)IIIE氧化實(shí)驗(yàn)的影響854555657560708090100基礎(chǔ)油飽含烴含量%達(dá)到粘度增長375%的時(shí)間小時(shí)數(shù)硫含量對(duì)IIID氧化實(shí)驗(yàn)的影響粘度增長百分?jǐn)?shù)%小時(shí)基礎(chǔ)油飽和烴及硫含量對(duì)氧化的影響350234284有抗氧劑5042162無抗氧劑01.912其中堿氮PPM01119總氮含量PPM0.0020.040.14硫含量%908584飽和烴%1049886粘度指數(shù)VIIIII基礎(chǔ)油類別旋轉(zhuǎn)氧彈分不同類別基礎(chǔ)油對(duì)抗氧劑的感受性不同飽和烴對(duì)1H-2高溫清凈性實(shí)驗(yàn)的影響缺點(diǎn)加權(quán)評(píng)分飽和烴含量%(240小時(shí)試驗(yàn))飽和烴對(duì)1P高溫清凈性實(shí)驗(yàn)的影響Additivesystem揃攠80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠OxidationStabilitySolvency添加劑系統(tǒng)A80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7Matrix80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7Matrix20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemerits20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1P來自ASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠Additivesystem揂攠氧化安定性沉積物溶解性添加劑系統(tǒng)A添加劑系統(tǒng)B缺點(diǎn)加權(quán)評(píng)分Caterpilar1P數(shù)據(jù)來自PC-7ASTM矩陣實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)油飽和烴含量基礎(chǔ)油對(duì)清凈性的影響清凈性是測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)在活塞上沉積物的多少及狀態(tài)沉積物是基礎(chǔ)油在活塞上有較高溫度的氧化而形成,因此基礎(chǔ)油本身的氧化穩(wěn)定性高就不易生成沉積物.飽和烴含量高沉積物就少,清凈性就好.但另一方面如果沉積物已經(jīng)生成,基礎(chǔ)油對(duì)沉積物的溶解性高就會(huì)幫助清凈劑易于將沉積物從活塞上洗滌下來.基礎(chǔ)油的飽和烴對(duì)沉積物溶解性差因而飽和烴含量太高時(shí)清凈性就差.這兩個(gè)矛盾的因素使得飽和烴對(duì)清凈性的影響如兩圖所見的圓弧曲線,在飽和烴含量為80-90%之間最好.而加氫工藝生產(chǎn)的II,III類油飽和烴含量都在90以上因而清凈性不如I類油.反之在加氫工藝生產(chǎn)的II,III類油中通過了清凈性實(shí)驗(yàn)的添加劑配方用在I類油中清凈性就沒有問題.飽和烴對(duì)VE汽油機(jī)低溫油泥分散實(shí)驗(yàn)的影響40506070平均發(fā)動(dòng)機(jī)漆膜評(píng)分平均發(fā)動(dòng)機(jī)油泥評(píng)分5.566.577.580905.566.577.588.5405060708090飽和烴含量%飽和烴含量%飽和烴對(duì)T-8柴油機(jī)油煙炱分散實(shí)驗(yàn)的影響1.01.21.41.61.82.060%70%80%90%100%基礎(chǔ)油飽和烴含量RelativeViscosity相對(duì)粘度基礎(chǔ)油揮發(fā)度的重要性工業(yè)規(guī)格潤滑油產(chǎn)品要求基礎(chǔ)油要求ILSACGF-2不大于

22%重量不大于

22%重量ILSACGF-3/GF-4不大于15%重量不大于15%重量ACEA.A3/B3/E3;VW503/506不大于13%重量不大于13%重量Porsche寶石捷不大于12%重量不大于12%重量MB229.5奔馳不大于10%重量不大于10%重量各種內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格對(duì)揮發(fā)度（Noack法）的要求

各種內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格對(duì)揮發(fā)度（Noack法）的要求越來越嚴(yán),而對(duì)成品油的揮發(fā)度要求也就是對(duì)基礎(chǔ)油揮發(fā)度的要求。因?yàn)檫@是任何添加劑所無能為力的。不同類型100N的揮發(fā)度

API基礎(chǔ)油分類ⅠⅡⅡ+Ⅲ100℃運(yùn)動(dòng)黏度

mm2/s4.64.64.54.5黏度指數(shù)96102116126諾瓦克揮發(fā)度%重量21.117.614.711.7GCD模擬蒸餾揮發(fā)50%℃417420.8420.8438.5當(dāng)基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)越高,從API的Ⅰ類到Ⅱ類，Ⅱ類+及Ⅲ類，則其揮發(fā)度越來越低,這是因?yàn)橄嗤ざ葧r(shí)異構(gòu)烷烴比重最大而黏度指數(shù)越高表示其異構(gòu)烷烴含量增高?；A(chǔ)油的低溫黏度好才能配出低粘度級(jí)別油黏度級(jí)別對(duì)成品油CCS的要求對(duì)基礎(chǔ)油CCS的要求SAE5W-XX-30℃不大于-25℃不大于SAEOW-XX-35℃不大于-30℃不大于-25℃不大于

6600厘泊6600厘泊

6200厘泊6200厘泊6200厘泊

2500厘泊約2000厘泊

2500厘泊1500厘泊約1000厘泊低黏度級(jí)別對(duì)油品及基礎(chǔ)油的（低溫啟動(dòng)）CCS黏度的要求

由于使用低黏度的5W,0W的油來改善燃料經(jīng)濟(jì)性，而任何黏度指數(shù)改進(jìn)劑及復(fù)合劑都毫無例外的要增加低溫黏度。因此就使得要求基礎(chǔ)油的低溫黏度足夠低才能滿足要求.添加劑是無能為力的.表3.1.1粘度級(jí)別分類--SAEJ300美國汽車工程師學(xué)會(huì)SAE粘度級(jí)別(CCS)低溫(℃)啟動(dòng)粘度/mPa.s最大值(MRV)低溫(℃)泵送粘度/mPa.s最大值100℃運(yùn)動(dòng)粘度/(mm2/s)高溫高剪粘度mPa.s最小最小最大0W6200(-35)60000(-40)3.85W6600(-30)60000(-35)3.810W7000(-25)60000(-30)4.115W7000(-20)60000(-25)5.620W9500(-15)60000(-20)5.625W13000(-10)60000(-15)9.3205.69.32.6309.312.52.94012.516.32.9*/3.7**5016.321.93.76021.926.13.7注：我國包含質(zhì)量等級(jí)SE、SF、CC、CD，SE、SF不要求高溫高剪切粘度。其余汽機(jī)油*包含0W-40、5W-40、10W-40**包含其余40級(jí)別油品基礎(chǔ)油不同類型100N的低溫CCS及泵送性

API基礎(chǔ)油分類IIIIII+IIIIII+100℃運(yùn)動(dòng)黏度

mm2/s4.54.54.54.54.54.5黏度指數(shù)90100110120130140-25℃CCS厘泊24502050160013001050850-30℃MRV厘泊450037502800220017501400當(dāng)基礎(chǔ)油黏度指數(shù)越高，其低溫性能就越好,才有可能配制低黏度油品

基礎(chǔ)油不同類型150N的各種性質(zhì)API基礎(chǔ)油分類ⅠⅡⅢⅢ+100℃運(yùn)動(dòng)黏度

mm2/s5.15.15.15.1黏度指數(shù)100106126143傾點(diǎn)℃-15-15-15-15CCS-25℃厘泊3780281015851185揮發(fā)度GCD,50%℃426.0430.8445.0453.0組成

%重量烷烴

芳烴

25.313.5

32.15.3

61.60.3

80.90.0當(dāng)基礎(chǔ)油黏度指數(shù)越高，其烷烴含量越高其低溫性能及揮發(fā)度就越好,采用加氫工藝可以生產(chǎn)過去不曾有的Ⅱ+,III及Ⅲ+的油?？梢耘cPAO抗衡。基礎(chǔ)油的低溫性能,揮發(fā)度與組成的關(guān)系A(chǔ)PI基礎(chǔ)油類別ⅠⅡⅡ+ⅢⅢ+GTLPAO100℃運(yùn)動(dòng)黏度

mm2/s4.044.164.494.183.874.003.8-4.1黏度指數(shù)95103116129141143124傾點(diǎn)℃-12-15-18-21-15-24-65-25℃CCS厘泊172013641461736529550490諾瓦克揮發(fā)度%重量35.527.114.714.816.210.014.0烷烴%重量22.529.836.361.684.8100100基礎(chǔ)油的低溫粘度任何粘度指數(shù)改進(jìn)劑和復(fù)合劑都會(huì)增加低溫粘度，因此只有基礎(chǔ)油的低溫粘度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)才能配出合乎需要的油品.這也是任何添加劑無能為力的.基礎(chǔ)油黏度指數(shù)越高，其低溫性能就越好,才有可能配制低黏度油品.采用加氫工藝可以生產(chǎn)過去不曾有的黏度指數(shù)很高的II類,Ⅱ+,III及Ⅲ+的油。其烷烴含量很高其低溫性能及揮發(fā)度很好?？赡芘渲扑璧牡驼扯扔推?GTL是從天然氣造氣(水煤氣)經(jīng)過費(fèi)托合成得到烷烴再經(jīng)過加氫異構(gòu)得到GTL潤滑油可與PAO媲美.基礎(chǔ)油揮發(fā)度及低溫CCS要求與粘度及質(zhì)量級(jí)別的關(guān)系SJ/GF-2SM/GF-4/SL/GF-35WXX0WXXMB229.