第三章1.润滑油基础油生产中为什么要进行溶剂精制?溶剂精制的采用什么原理?有哪些溶剂可用?我国常用什么溶剂?目的:除去多环短侧链芳烃、胶质、环烷酸以及含硫、氮、氧的化合物等润滑油的非理想组分。提高油品的抗氧化安定性、改善颜色、降低残炭。原理:利用某些有机溶剂对润滑油料中的理想组分和非理想组分具有不同的溶解度。胶质>多环芳烃>少环芳烃>环烷烃>烷烃NMP、糠醛、酚;我国常用糠醛。2.润滑油为什么要脱蜡?有哪些脱蜡方法?蜡对润滑油有何影响?溶剂脱蜡的原理是什么?脱蜡目的:保证润滑油的低温流动性能,如凝点、低温泵送性能等。冷榨脱蜡、溶剂脱蜡、吸附脱蜡、尿素脱蜡、细菌脱蜡、催化脱蜡(临氢降凝)溶剂脱蜡原理:(1)油料在低温下冷冻结晶。(2)蜡与油的固-液分离(主要用过滤,也用离心)。(3)加入各种溶剂,降低脱蜡油料溶液的粘度,同时创造良好的结晶条件,便于蜡晶与脱蜡油液的精确分离。3.润滑油为什么要补充精制?补充精制的方法有哪些?它们的产品有何特点?溶剂精制、溶剂脱蜡后,质量基本达到要求,仍残留少量的溶剂及一些有害物质(胶质、沥青质、含硫化合物、含氮化合物、有机酸、水等极性物质),影响油品的色度、安定性、抗乳化性等白土补充精制(我国常用)、加氢补充精制白土补充精制:脱硫能力差、脱氮能力强、精制油凝点回升小、光安定性比加氢精制油好。脱硫,加氢优于白土;脱氮,白土优于加氢;脱色,加氢优于白土;产品氧化安定性,白土优于加氢;产品凝点回升,白土小,加氢大;改善粘度指数,加氢明显优于白土4.加氢处理润滑油、异构脱蜡润滑油、溶剂精制润滑油分别有何特点?加氢处理润滑油:基础油粘度指数高、较低的挥发度、对添加剂具有较好的感受性、基础油的光安定性差。加氢处理基础油的收率明显高于溶剂精制基础油异构脱蜡润滑油:产品性能好,粘度指数高,安定性好,凝点低,颜色浅,氧化安定性好,硫氮含量极低。收率高溶剂精制润滑油:提高油品的抗氧化安定性、改善颜色、降低残炭。第四章1.埃蒙顿-库仑定律的内容是什么?摩擦与两物体的接触面的大小无关;摩擦阻力与垂直负荷成正比;在动摩擦中,摩擦阻力与滑动速度无关。2.金属表面层的结构是怎样的?金属零件表面一般覆盖着3-4层不同物质。最外面的一层是脏污物质其厚度约为300A;第二层是吸附分子膜,是从周围大气中吸附来的气体、液体分子,厚3-30A;第三层是氧化层,是金属表面与空气中的氧化合而成的,厚度为100-200A。第四层是加工变质层又叫贝比层或微细结晶层,约厚10000A,再下面就是金属的基体.3.真实接触面与负荷之间成什么关系?当金属表面的微凸体是按高斯定律分布时,无论是弹性变形还是塑性变形,真实接触面A与负荷W成正比。4.产生摩擦的机理有哪些?粘附理论;粘结和犁沟就是引起摩擦的原因,剪断粘结点和犁沟时所需的切向力就是用来克服摩擦阻力的.5.润滑可分为哪些形式?流体润滑可分为液体动压润滑、液体静压润滑和气体润滑。液体动压润滑又包括一般载荷下的情形即流体动力润滑和重载荷下的弹性流体动力润滑,此外还有边界润滑。6.什么叫流体动力润滑?什么叫弹性流体动力润滑?在运动的部件之间形成液体润滑层将摩擦付表面完全隔开叫流体动力润滑。在较大压力下,考虑到压力对零件弹性变形和润滑油粘度影响的润滑称为弹性流体动力润滑。7.轴承特性因数的公式说明了什么?粘度、轴的转速和负荷是决定轴和轴承能否形成流体动力润滑的三个因素。三者联系起来可用轴承特性因数C来表示∶C=ȠN/P;C的数值达到500--600时即能保证可靠的流体动力润滑。8.画出司垂帕克曲线并标出润滑的分区。9.载荷对润滑油的粘度有何影响?对弹性流体动力润滑的形成有何作用?高压力使润滑油的粘度变大。在弹性流体动力润滑中,由于在很高压力下粘度的增大和表面变平的联合作用,产生了增效应,使摩擦表面间得以保持住足够候的油膜,在油膜中并能产生较大的压力,足以和赫兹压力抗衡,保证了油膜不被挤出,防止了机件表面的磨损。10.边界润滑靠什么形成?当油膜厚度变薄到小于摩擦面微凸体的高度时,两摩擦面较高的微凸体将会直接接触,其余的地方被一到几层分子厚的极性吸附油膜即边界膜隔开,由这层边界膜提供的润滑叫边界润滑。第五章1.清净分散剂有哪些作用?作用∶用在内燃机油中起酸中和、洗涤、分散、增溶作用,抑制发动机气缸、活塞等处形成漆膜和积炭、防止粘环,减少磨损和金属部件腐蚀,抑制低温油泥的聚集。2.清净分散剂有哪些品种?这些品种有何优缺点?金属清净剂主要有:磺酸盐:石油磺酸盐和合成磺酸盐;低碱性、中碱性和高碱性;优点∶成本低,高温清净效果好,中和能力强,防锈性好。缺点∶对油品氧化有促进作用。硫化烷基酚盐:优点∶抗氧化抗腐蚀能力优异,高温清净性和酸中和能力强;缺点∶分散能力较差;以对位烷基酚为主,如果邻位烷基酚含量高,则会影响到产品与其它添加剂的配伍性。与磺酸盐的协合作用或增效作用(Synergism)较佳。尤其是可与磺酸盐在使用性能的诸多方面互相弥补优缺点。如磺酸盐较差的抗氧化性能可由酚盐来弥补,而酚盐较差的增溶和分散作用则可由磺酸盐来弥补,使油品性能得到改善。烷基水杨酸盐:高温清净性超过硫化烷基酚盐,但其抗氧抗腐性则不及硫化烷基酚盐。清净性很好,中和能力很强,高温下稳定,并具有一定的抗氧化和抗腐蚀性能。硫磷酸盐:也叫:硫磷化聚异丁烯钡盐,其低温分散性能比磺酸盐和烷基酚盐好,缺点是热稳定性较差。环烷酸盐:具有优异的扩散性能,其清净性和分散性较差而很少用于其它内燃机油中。具有较好的清净分散性能和一定的酸中和能力,抗乳化性、扩散性和油溶性好,无灰分散剂:聚合型无灰分散剂:已被列入粘度指数改进剂;油溶性的带有含氮基团的高聚物与金属清净剂有较好的协合效应,而且对于改善低温油泥有好的效果。甲基丙烯酸12-14酯与甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯的共聚物;甲基丙烯酸高级脂肪醇酯与烯基吡咯烷酮共聚物。丁二酰亚胺型:丁二酰亚胺有单丁二酰亚胺、双丁二酰亚胺、多丁二酰亚胺和高分子量丁二酰亚胺分散剂。单丁二酰亚胺氮含量高,低温分散性较好,但热氧化稳定性差,适合于温度较低的汽油机油;双、多丁二酰亚胺具有良好的热氧化稳定性,但氮含量低,低温分散性能比单丁二酰亚胺差,但仍具有较好的分散作用,适用于柴油机油;高分子量丁二酰亚胺则兼有良好的热稳定性和高、低温分散性,用于高档内燃机油,如用于中低档内燃机油可降低分散剂用量。聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、苄胺、硫磷化聚异丁烯聚氧乙烯酯(又叫无灰磷酸脂)等四种。这四种分散剂的亲油基全部是聚异丁烯(PIB),因为PIB的价格低廉,可以得到各种分子量的PIB,而且油溶性好。一般来说分子中氮含量越高、含平均马来酸酐数越多,分散性越好。润滑油粘度越大分散性越差。丁二酰亚胺与高碱度金属清净剂的恰当复合,不仅可以互相弥补不足,使使用效能趋于全面,而且有极佳的协和效应。丁二酸酯:具有很好的抗氧和高温稳定性,在高强度发动机运转中(如lG-2)可有效控制沉淀物生成。应用于汽油机油和柴油机油中,多数是与丁二酰亚胺复合同时使用,产生协合作用。无灰膦酸酯:聚异丁烯与五硫化二磷反应后再与环氧乙烷反应而制得,具有优良的耐热性,主要用于柴油机油、涡轮汽油发动机专用油等。分散油泥的能力较丁二酰亚胺差一些,但生成漆膜的倾向小。苄胺:是酚醛胺型的缩合物,即用烷基酚甲醛和胺进行曼尼希(Manich)反应所得的分散剂,在汽、柴油机油中具有较好的分散性和沉积控制,还具有一定的抗氧性。3.清净分散剂的作用机理是什么?为什么内燃机油中要加入清净分散剂?机理:增溶作用、分散(胶溶)作用、酸中和作用、洗涤作用发动机润滑油在高温作用下发生氧化、聚合、缩合等一系列变化,在活塞顶部形成积炭,在活塞侧面形成漆膜,在曲轴箱中产生油泥。积炭的危害∶使发动机产生爆震的倾向增大;积炭在燃烧室中形成高温颗粒,使混合气提前点火,造成发动机功率损失可达2-15%;积炭如沉积在火花塞电极之间,会使火花塞短路;排气阀上的积炭使阀门关闭不严,出现漏气,使漆膜的害处∶主要是在发动机工作的热状态下它是一种粘稠性的物质,能把大量的烟炱粘在活塞环槽中,使环与槽之间的间隙减小,降低活塞环的灵活程度,甚至会发生粘环现象,使活塞环失去密封作用,造成功率下降;同时漆膜的导热性很差,漆膜太多使活塞所受的热不能及时传出,导致活塞过热而膨胀,以至发生拉缸现象。油泥的主要危害∶是促使润滑油老化、变质,使油的润滑性能下降,并能堵塞润滑系统的油路和滤清器,使摩擦部件得不到润滑。4.各种清净分散剂的结构如何?所有清净分散剂这类表面活性剂都是兼含有亲水的极性基团和亲油的非极性基团的双性化合物.在极性基团中,又可分为各种有机酸官能团及碱性组分。碱性组分包括各种金属及有机碱如胺类等,在过碱度(over-based)金属清静剂中,还包括有各种碱性化合物,非极性基团基本上是具有各种不同结构的烃基5.磺酸盐是如何合成的?无论是石油磺酸盐还是合成磺酸盐均是从烷基芳烃原料出发,经过磺化制取磺酸,然后再成盐以得到不同性能的磺酸盐添加剂。因此,在工艺条件上主要的化学反应是两个过程,即磺化与钙化(包括制中性盐);采用发烟硫酸(含20%SO3)为磺化剂,一般磺化温度在30~60℃范围内,原料为润滑油时,发烟硫酸用量为40~50%,原料为烷基苯时,发烟硫酸用量则为烷基苯的100~120%。一般采取分次磺化,每次30分钟到l小时.分去酸渣后,再进行下次磺化。采用发烟硫酸所得的产品色泽较浅,磺化条件较温和,较易控制,缺点是产生大量废酸,处理较困难。采用三氧化硫为磺化剂,反应温度也在30~60℃之间,由于反应速率很快,必须控制SO3浓度,一般采用空气携带少量SO3进入磺化器SO3在空气中的浓度约为4~8%。三氧化硫磺化效率高,缺点是磺化激烈,容易过磺化,产品色度较深。钙化过程主要是将烷基苯磺酸或石油磺酸先与氧化钙(或氢氧化钙)进行中和反应得到中性磺酸钙(或称正盐),然后再在过量氧化钙与助催化剂存在下,制取中碱性磺酸盐或高碱性磺酸盐。中和反应一般在50~60℃温度下进行,需要时还可适当提高一些温度以保证中和反应完成。氢氧化钙的用量,一般约为烷基苯磺酸中和用理论量的120%左右,中和时间为5~10小时。高钙化(高碱性化)的原料可以是烷基苯磺酸也可以是中性盐。加入过量的氧化钙(或氢氧化钙)在溶剂甲醇与助催化剂如其他醇或氨存在下,通入适量的二氧化碳气体,反应温度一般控制在40~50℃,根据投料的多少,测定反应物的总碱值,预测其最终产品的总碱值达到300左右为止(包括含有的稀释油)。6.分散剂与清净剂的结构有何不同?一般把分子中含有金属的清净分散剂习惯上叫做金属清净剂,对内燃机润滑油的高温沉积物有良好的清洁分散作用;把不含有金属的高分子清净分散剂叫做无灰分散剂,主要对内燃机润滑油的低温沉积物(如油泥)具有良好的分散作用。7.清净剂的碱性是如何划分的?低碱度(值)盐:碱值150;中碱度(值)盐:碱值在150--200;高碱度(值)盐:碱值在200--350。超碱度(值)盐:碱值350。8.高档汽油机油中应该加入哪些清净分散剂?低碱值、中碱值和高碱值烷基水杨酸钙,高碱值烷基水杨酸镁;高碱性磺酸钙、镁;高分子量丁二酰亚胺,单丁二酰亚胺第六章1.润滑油中为什么要加入抗氧化添加剂?由于温度高,与氧气和金属接触,易使润滑油氧化,沉积物增多,粘度增大,供油不足,拉缸、烧瓦;生成酸性物质,酸值变大,腐蚀。2.润滑油氧化经历哪些动力学过程?(1)氧化的诱导期:这期间没有明显的氧化产物产生,中间产物(过氧化物)慢慢积累(量变蕴涵着质变,表面平静).;(2)加速期:中间产物到一定浓度,氧化分支链反应成主导地位,氧化反应加速进行(量变到质变);(3)迟缓期:产物对反应起阻止作用(走向反面).3.润滑油氧化的产物有哪些?烷烃,环烷烃,带长侧链的少环芳香烃:在常温下不容易发生氧化反应,而在高温下最容易。过氧化物,分解成单功能团的氧化产物(如醇,醛,酮),进一步氧化成双功能团的氧化产物(如羧酸,二元酸),再缩合成缩聚物(聚酯,聚醚状物),形成粘稠的胶状物。粘稠的胶状物粘在气