基础油的性质对成品润滑油的影响

基础油的性质对成品润滑油的影响张晨辉2010.10润滑油的组成基础油、添加剂基础油的性质对润滑油的性质有至关重要。添加剂的品种和配方平衡组合是形成润滑油品种的基础。润滑剂的组成•基础油主要成分，决定润滑剂的基本性质如：抗氧、粘温、低温、挥发等性能•添加剂弥补和改善基础油的不足如：抗氧、粘温、高低温等性能赋予润滑剂新的性能如：润滑、极压抗磨、防锈、防腐、清净分散、抗泡等性能润滑油的品质取决于基础油、添加剂对于润滑油原料来说，做为占到80%以上的基础油决定了油品的高温性能、剪切性能、粘温特性、抗氧化能力、蒸发损失性能以及会造成油泥和积碳、烟怠的有害成份含量。而功能添加剂而主要体现在对油品的改性及提高方面。基础油的API分类类别粘度指数饱和烃含量硫含量I80－12090％且/或≧0.03％II80－120≧90％且0.03%III120≧90％且0.03%IVPAO（聚a烯烃）V其它基础油的理想组分：直链、带支链饱和烷烃基础油的非理想组分：芳香烃和其它非饱和烃硫、氧、氮及其化合物胶质、沥青重金属元素基础油的制造过程就是除去非理想组分理想的基础油性能更高的粘度指数低挥发性提高溶解性改进化学特性以提高在发动机中的性能优良的低温性能化学组成与物化特性间的关系直链烷烃支链烷烃单环烷烃多环烷烃芳烃KV挥发性VI2001551407050倾点溶解性分子量氧化安定性基础油的性能与其烃组成的关系加氢或白土除去差S=抗氧剂N,O为促氧剂好差极性物抽提或加氢出去差一般/差好差芳烃可留下一般一般很好一般环烷烃理想组份好好好很好异构烷烃溶剂或加氢脱蜡除去好好太高很好正构烷烃精制过程挥发度氧化性能倾点粘温性能性质烃类基础油性能粘度化学活性表面活性溶解性挥发性高温/氧化安定性低温流动性磨损腐蚀倾向酸性物质和油泥生成摩擦损失抗乳化性抗泡性磨损密封材料适应性沉积物生成基础油不同类别的性质I类油II类油III类油IV类油加氢工艺聚a烯烃API分类粘度级别测定项目100SN100NVHVI4PAO4100°C运动粘度(KV)厘坨(cSt)黏度指数(VI)95115130123倾点ºC-15-18-21-72挥发度%GCD法371ºC184.821NOACK法250ºC2314.51211.53.854.04.24.340°C运动粘度(KV)厘坨(cSt)20.321.219.516.8润滑油加工方法溶剂精制饱和烃对IIIE氧化实验的影响854555657560708090100基础油饱含烃含量%达到粘度增长375%的时间小时数硫含量对IIID氧化实验的影响0.47%Sulphur0.12%Sulphur01002003004005000326496128160HoursViscosityIncrease,percentSeq.IIIDdatafromD.Murray,et.al.,IOL0.47%Sulphur0.12%Sulphur01002003004005000326496128160HoursViscosityIncrease,percentSeq.IIIDdatafromD.Murray,et.al.,IOL粘度增长百分数%小时基础油饱和烃及硫含量对氧化的影响350234284有抗氧剂5042162无抗氧剂01.912其中碱氮PPM01119总氮含量PPM0.0020.040.14硫含量%908584饱和烃%1049886粘度指数VIIIII基础油类别旋转氧弹分不同类别基础油对抗氧剂的感受性不同0246810121416Ⅲ类油Ⅱ+类油Ⅱ类油Ⅰ类油ASTMD943寿命仟小时饱和烃对1H-2高温清净性实验的影响0501001502002503005060708090100缺点加权评分饱和烃含量%(240小时试验)饱和烃对1P高温清净性实验的影响Additivesystem揃攠80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠OxidationStabilitySolvency添加剂系统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来自ASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠Additivesystem揂攠氧化安定性沉积物溶解性添加剂系统A添加剂系统B缺点加权评分Caterpilar1P数据来自PC-7ASTM矩阵实验基础油饱和烃含量基础油对清净性的影响清净性是测定发动机在活塞上沉积物的多少及状态沉积物是基础油在活塞上有较高温度的氧化而形成,因此基础油本身的氧化稳定性高就不易生成沉积物.饱和烃含量高沉积物就少,清净性就好.但另一方面如果沉积物已经生成,基础油对沉积物的溶解性高就会帮助清净剂易于将沉积物从活塞上洗涤下来.基础油的饱和烃对沉积物溶解性差因而饱和烃含量太高时清净性就差.这两个矛盾的因素使得饱和烃对清净性的影响如两图所见的圆弧曲线,在饱和烃含量为80-90%之间最好.而加氢工艺生产的II,III类油饱和烃含量都在90以上因而清净性不如I类油.反之在加氢工艺生产的II,III类油中通过了清净性实验的添加剂配方用在I类油中清净性就没有问题.饱和烃对VE汽油机低温油泥分散实验的影响40506070平均发动机漆膜评分平均发动机油泥评分5.566.577.580905.566.577.588.5405060708090饱和烃含量%饱和烃含量%饱和烃对T-8柴油机油烟炱分散实验的影响1.01.21.41.61.82.060%70%80%90%100%基础油饱和烃含量RelativeViscosity相对粘度基础油挥发度的重要性工业规格润滑油产品要求基础油要求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宝石捷不大于12%重量不大于12%重量MB229.5奔驰不大于10%重量不大于10%重量各种内燃机油规格对挥发度（Noack法）的要求各种内燃机油规格对挥发度（Noack法）的要求越来越严,而对成品油的挥发度要求也就是对基础油挥发度的要求。因为这是任何添加剂所无能为力的。不同类型100N的挥发度API基础油分类ⅠⅡⅡ+Ⅲ100℃运动黏度mm2/s4.64.64.54.5黏度指数96102116126诺瓦克挥发度%重量21.117.614.711.7GCD模拟蒸馏挥发50%℃417420.8420.8438.5当基础油的黏度指数越高,从API的Ⅰ类到Ⅱ类，Ⅱ类+及Ⅲ类，则其挥发度越来越低,这是因为相同黏度时异构烷烃比重最大而黏度指数越高表示其异构烷烃含量增高。基础油的低温黏度好才能配出低粘度级别油黏度级别对成品油CCS的要求对基础油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厘泊约2000厘泊2500厘泊1500厘泊约1000厘泊低黏度级别对油品及基础油的（低温启动）CCS黏度的要求由于使用低黏度的5W,0W的油来改善燃料经济性，而任何黏度指数改进剂及复合剂都毫无例外的要增加低温黏度。因此就使得要求基础油的低温黏度足够低才能满足要求.添加剂是无能为力的.表3.1.1粘度级别分类--SAEJ300美国汽车工程师学会SAE粘度级别(CCS)低温(℃)启动粘度/mPa.s最大值(MRV)低温(℃)泵送粘度/mPa.s最大值100℃运动粘度/(mm2/s)高温高剪粘度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：我国包含质量等级SE、SF、CC、CD，SE、SF不要求高温高剪切粘度。其余汽机油*包含0W-40、5W-40、10W-40**包含其余40级别油品基础油不同类型100N的低温CCS及泵送性API基础油分类IIIIII+IIIIII+100℃运动黏度mm2/s4.54.54.54.54.54.5黏度指数90100110120130140-25℃CCS厘泊24502050160013001050850-30℃MRV厘泊450037502800220017501400当基础油黏度指数越高，其低温性能就越好,才有可能配制低黏度油品基础油不同类型150N的各种性质API基础油分类ⅠⅡⅢⅢ+100℃运动黏度mm2/s5.15.15.15.1黏度指数100106126143倾点℃-15-15-15-15CCS-25℃厘泊3780281015851185挥发度GCD,50%℃426.0430.8445.0453.0组成%重量烷烃芳烃25.313.532.15.361.60.380.90.0当基础油黏度指数越高，其烷烃含量越高其低温性能及挥发度就越好,采用加氢工艺可以生产过去不曾有的Ⅱ+,III及Ⅲ+的油。可以与PAO抗衡。基础油的低温性能,挥发度与组成的关系API基础油类别ⅠⅡⅡ+ⅢⅢ+GTLPAO100℃运动黏度mm2/s4.044.164.494.183.874.003.8-4.1黏度指数95103116129141143124倾点℃-12-15-18-21-15-24-65-25℃CCS厘泊172013641461736529550490诺瓦克挥发度%重量35.527.114.714.816.210.014.0烷烃%重量22.529.836.361.684.8100100基础油的低温粘度任何粘度指数改进剂和复合剂都会增加低温粘度，因此只有基础油的低温粘度达到一定标准才能配出合乎需要的油品.这也是任何添加剂无能为力的.基础油黏度指数越高，其低温性能就越好,才有可能配制低黏度油品.采用加氢工艺可以生产过去不曾有的黏度指数很高的II类,Ⅱ+,III及Ⅲ+的油。其烷烃含量很高其低温性能及挥发度很好。可能配制所需的低粘度油品.GTL是从天然气造气(水煤气)经过费托合成得到烷烃再经过加氢异构得到GTL润滑油可与PAO媲美.基础油挥发度及低温CCS要求与粘度及质量级别的关系0500100015002000250030003500010203040GpIGpIIGpII+GpIIIGpIII+GTLPAOGp1SJ/GF-2SM/GF-4/SL/GF-35WXX0WXXMB229.5ACEA-30ºC的CCS粘度厘泊诺瓦克挥发度%其调配成品润滑油的要点了解所要调配的成品油的质量和粘度规格成品油的质量规格中发动机实验要求和某些其他实验要求是由添加剂公司提供的