不同基属润滑油基础油对调和油低温流动性的影响

不同基属润滑油基础油对调和油低温流动性的影响--上海友华润滑油销售有限公司整理编辑随着使用温度的下降，润滑油的黏度降低，流动性变差，直至完全失去流动性与产品在低温下的使用性能及储存条件密切相关。为在低温下保证良好的供油，使润滑系统正常工作，润滑油应具有良好的低温流动性。倾点是表征润滑油低温流动性的常用指标之一。通常当2种或2种以上基础油组分调和后，调和油的运动粘度、倾点等应介于各基础油组分之间。但当不同基属润滑油基础油按照一定比例进行调和后，依基础油组分的性质以及调和的比例不同，调和油的倾点会呈现不同的变化趋势，甚至会改变调和油的低温流动性。低温动力黏度CCS是模拟油品在低温高剪切速率下的动力黏度，其数值与设备在低温下的启动性能有很好的相关性。如果设备在冬季或寒区启动温度较低，油品在启动温度下太粘稠，将使运动部件滞动而无法启动。因此低温动力黏度可以表征油品在不同低温下的启动性能。由于某些高黏度等级油品的低温黏度过大，不易甚至无法准确测定，所以利用CCS可以测定油品在某一低温下的黏度值，从而协同判定影响油品低温流动性的主导因素，即油品是因低温下粘度过大引起滞流，还是油品中的蜡晶析出使其凝固而无法流动。本文采用不同工艺生产的环烷基、石蜡基基础油组分进行调和试验，考察不同类型基础油的性质及其加入比例対调和油倾点及CCS的影响，探索提高润滑油基础油低温流动性的新途径。油品低温流动性的影响因素在低温条件下，油品失去流动性的原因有2种：☆结构凝固：按照共晶理论，对于含蜡较多的油品，随着温度下降，其中的正构烷烃等高熔点烃类结晶不断析出，呈板状或针状的蜡晶互相结合在一起形成“石蜡结晶网络”。严格来说，这种油品凝固现象只是油品中所含百分之几的石蜡凝固，大部分油品依然是液体。析出的石蜡结晶均匀分布在液体中，致使全部油品失去流动性。☆粘温凝固：对于蜡含量很少的油品，当温度降低时，虽还没有结晶析出，但因其分子中环状结构较多，在低温下黏度很大，直到因过于粘滞而丧失流动性。此时油品依然是透明的。油品中正构烷烃含量越高，其粘温性能越好，但低温流动性较差。环烷烃的粘温性能较链烷烃差，且环烷烃结构分子的黏度大于链状结构分子，环数越多，侧链越长，黏度越大。石蜡基及中间基基础油均含有一定量蜡，在较低温度下呈现非牛顿流体的特性。石蜡基基础油中含有较多黏度较小、粘温性能较好的烷烃和少环长侧链的环状烃。环烷基基础油中含较多黏度较大、粘温性能较差的多环短侧链环状烃。不同基属润滑油基础油调和试验试验用基础油实验室优选了几种典型的不同基属、工艺和性质的润滑油基础油作为调和试验原料，包括适度加氢精制的高芳烃环烷基基础油N56、高压加氢深度精制的低芳烃环烷基基础油KN4006、酮苯脱蜡-糠醛-白土浅度精制的低芳烃石蜡基基础油HVIP4和HVIP8。试验用基础油典型数据见表1.表1基础油典型数据项目N56KN4006HVIP4HVIP8MVI300MVI600试验方法运动黏度/（mm2·s-1）40℃100℃55.25.8646.875.424.964.6256.958.29156.547.249107.410.76GB/T265黏度指数1.73.199.5115.983.480GB/T1995碳型组成（质量分数）/%CACPCN12.547.839.7047.652.4071.029.0078.022.01.862.835.41.364.933.8ASTMD2140倾点/℃-33-36-30-24-12-15ASTMD97CCS(-10℃)/mpa.s65163914581124520806558GB/T6538由表1可以看出：☆N56黏度指数较低，倾点适合，含一定量芳烃化合物；☆KN4006黏度指数较低，倾点适中，芳烃含量极低，环烷烃含量较高；☆HVIP4和HVIP8黏度指数高，倾点较高，芳烃含量极低，链烷烃含量较高；☆MVI300和MVI600属石蜡基基础油，其黏度指数较高，倾点较高，低温流动性差。这几种试验用基础油的CCS由好到差为：HVIP4HVIP8HVIP8MVI300KN4006N56MVI600.基础油的CCS与其黏度、组成有密切的关系：虽然HVIP8、MVI300与N56的40℃运动粘度相近，但石蜡基基础油粘温性能较好，所以HVIP8和MVI300在-10℃下的CCS表现较好。采用表1中的不同基属润滑油基础油，按不同比例进行两两调和试验，对比考察调和油的低温流动性变化规律。HVIP4、HVIP8与KN4006的调和油低温流动性HVIP4、HVIP8与KN4006的调和比例与其倾点、CCS的关系分别为：1.随着HVIP4、HVIP8加入比例的增加，调和油的倾点均出现了先降低、后升高的趋势；2.当HVIP4的加入比例为50%（质量分数）、HVIP8的加入比列为50%~53%（质量分数）时，调和油的倾点处于最低水平。在低温条件下，环烷基基础油因“粘温凝固”特性而失去低温流动性，因此加入一定比例粘温性能优良的HVIP4、HVIP8能够改善调和油的倾点，表现出“降凝”作用；但当HVIP4、HVIP8加入比例较高时，由于其自身倾点较高，加上调和油中蜡含量增加引起的“结构凝固”，影响了调和油的粘温性能，使得调和油的倾点上升。3.随着HVIP4、HVIP8加入比例的增加，调和油的CCS出现大幅度降低、后趋于平缓的趋势；4.HVIP4、HVIP8的加入比列在50%（质量分数）以内时，其改善作用明显。MVI300、MVI600与KN4006的调和油的低温流动性MVI300、MVI600与KN4006的调和比例与其倾点、CCS的关系如下：1.由于MVI300、MVI600未经深度精制，链烷烃含量较高，当其加入比例在10%（质量分数）以下时，调和油的倾点无明显变化；2.随着MVI300、MVI600加入比例的增加，调和油的倾点进一步上升，低温流动性无改善。3.由于MVI300在-10℃下的动力黏度比环烷基基础油KN4006低，当增加MVI300的加入比例，调和油的CCS呈降低趋势。虽然调和油的黏度变小，但由于MVI300倾点较高，其中的蜡晶在降温过程中被析出，使调和油的倾点表现出升高趋势。4.由于MVI600本身黏度较高，在-10℃下的CCS比环烷基基础油KN4006更高。当增加MVI600的加入比例，调和油的CCS呈升高趋势。在这组方案中，石蜡基基础油和环烷基基础油的低温黏度和倾点都较高，所以在降温过程中，在较高的黏度和蜡含量共同作用下，其调和油的倾点呈现出明显上升趋势。综上，当精制深度不高的石蜡基基础油与低温流动性较好的环烷基基础油进行调和时，由于这类石蜡基基础油低温黏度较大，蜡含量较高，对改善调和油的倾点不利，所以对调和油不能起到“降凝”的效果。HVIP4、HVIP8与N56的调和油的低温流动性HVIP4、HVIP8与N56的调和比例与其倾点、CCS的关系分别如下：1.随着HVIP4、HVIP8加入比例的增加，调和油的倾点均出现了先降低、后升高的趋势；2.当HVIP4、HVIP8的加入比例分别为50%（质量分数）时，调和油的倾点分别降至-45℃、36℃，降幅分别达12℃、3℃。处于最低水平。3.当HVIP4、HVIP8的加入比例进一步提高时，因调和油中链烷烃含量迅速增加，引起“结构凝固”，使调和油的倾点呈回升趋势。4.随着HVIP4、HVIP8加入比例的增加，调和油的CCS出现先大幅降低、后趋于平缓的趋势；5.HVIP4、HVIP8的加入比例在50%（质量分数）以内时，其改善作用明显。结论☆不同基属润滑油基础油的调和油的低温流动性变化与各基础油组分的组成（链烷烃、环烷烃等）、黏度、黏温性能、低温性能、各组分间的黏度差异、质量比均有密切关系。在环烷基基础油中加入合适比例的深度精制石蜡基基础油，能够得到倾点较调和组分更低，CCS处于调和组分间的调和油。在环烷基基础油中加入精制深度不高或者黏度过大的石蜡基基础油，如果调和组分黏度差异太大，或石蜡基基础油本身蜡含量高、低温流动性较差等，则难以体现“降凝”效果，甚至会提高调和油的CCS，对调和油低温流动性产生负面影响。☆“不同基属基础油调和法”可以作为提高目的润滑油产品低温流动性的一条有效途径。在选择基础油组分时，应充分考虑基础油类型、黏度差异、粘温性能、组成及调和比例。☆今后要深入研究有不同基属基础油、不同工艺生产的润滑油的低温性能的作用机理，探讨其中的规律，以适应不同润滑油产品改进低温流动性的需要。参考文献1.谢泉，顾军慧，润滑油品研究与应用指南（第2版）[M]北京：中国石化出版社，2007：52.梁文杰，石油化学[M]。北京：石油大学出版社，2005：114-119