組成特點(diǎn)在組成上主要具有高飽和度、低芳烴含量和低硫氮含量等特點(diǎn)。其飽和烴含量一般在95%~99.5%之間,芳烴含量在0.45%~5%之間,基本無(wú)不飽和烴和三環(huán)及三環(huán)以上芳烴,深度加氫的基礎(chǔ)油的硫氮含量可以降到5μg/g以下。
氧化安定性特點(diǎn)由于加氫油中硫含量的大幅度降低及帶側(cè)鏈環(huán)烷烴含量的增加,在不加抗氧劑的情況下其氧化安定性略差于Ⅰ類(lèi)基礎(chǔ)油,再加上其對(duì)膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的溶解能力較低,當(dāng)有少量氧化物質(zhì)生成時(shí)就易出現(xiàn)沉淀。但由于加氫油對(duì)抗氧劑的感受性遠(yuǎn)優(yōu)于溶劑精制基礎(chǔ)油,使得加入穩(wěn)定劑后,加氫油的氧化安定性顯著優(yōu)于溶劑精制油。
?、纛?lèi)基礎(chǔ)油(聚α-烯烴)聚α-烯烴是由C8~C10的α-烯烴單體在催化劑作用下聚合(三聚體、四聚體、五聚體)而獲得的較規(guī)則長(zhǎng)鏈烷烴,其結(jié)構(gòu)式如下:nRCH=CH2CH3-CHR-n-2-CH2-CH2R式中,n=3~5;R=CmH2m+1(m=6~10)聚α-烯烴是一種性能優(yōu)良的油品,與礦物油同屬烴類(lèi)油,因此與礦物油有良好的相容性,和加氫油相似,由于缺少天然的抗氧劑組分,直接進(jìn)行氧化試驗(yàn)時(shí)其安定性不如Ⅰ類(lèi)基礎(chǔ)油,但加入抗氧劑后,比前三類(lèi)油有著更優(yōu)異的氧化安定性<1>。
不同基礎(chǔ)油適宜的抗氧劑組合物Ⅰ類(lèi)基礎(chǔ)油Ⅰ類(lèi)基礎(chǔ)油主要采用以酚、胺抗氧劑為主劑的抗氧體系。酚類(lèi)抗氧劑雖然抗氧性能較好,但應(yīng)用溫度較低,而胺類(lèi)抗氧劑具有突出的高溫抗氧化性能,對(duì)延長(zhǎng)誘導(dǎo)期、抑制油品后期氧化效果較好,因此在實(shí)際應(yīng)用中常與酚類(lèi)抗氧劑結(jié)合,廣泛應(yīng)用于多種油品中。
可以看出,單從誘導(dǎo)期來(lái)考慮,苯基-α-萘胺比二苯胺有著更好的抗氧效果,但卻容易生成沉淀,堵塞過(guò)濾器,而將DTBP、苯基-α-萘胺和二苯胺組合在一起后不但誘導(dǎo)期有明顯提高,而且殘?jiān)恳草^低,因此6配方是適合Ⅰ類(lèi)基礎(chǔ)油的理想抗氧組合。對(duì)比考察由硫酚、苯基-α-萘胺和二苯胺組成的抗氧體系(5配方)雖有著較長(zhǎng)的誘導(dǎo)期,但易生成沉淀,不適合作為Ⅰ類(lèi)基礎(chǔ)油的抗氧組合物。
除了酚胺主抗氧劑外,該體系中還應(yīng)該加入適宜的金屬減活劑,常見(jiàn)的減活劑有苯三唑衍生物和噻二唑衍生物兩個(gè)系列,國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品分別是T551和T561,根據(jù)陳麗華等<4>的研究,該兩種劑的作用機(jī)理是不同的,在使用中最好同時(shí)使用。
另一方面,不同的三唑衍生物對(duì)不同基礎(chǔ)油的感受性也不相同,汽巴公司的MilesHutchings<5>研究了不同的三唑衍生物在加氫基礎(chǔ)油和溶劑精制基礎(chǔ)油中的效果對(duì)比情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在溶劑精制油中更適合于采用苯基上無(wú)烷基取代的三唑衍生物。
?、?、Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油Ⅱ、Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油一般仍然采用以酚、胺抗氧劑為主劑的抗氧體系,對(duì)于飽和烴含量在99%以上的加氫油采用以磷酸酯為主劑的抗氧體系能發(fā)揮出更好的抗氧效果。
以酚、胺抗氧劑為主劑的抗氧體系V.J.GATTO和M.A.GRINA對(duì)該抗氧體系也進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)價(jià)<2>,在酚類(lèi)抗氧劑的選取上,除了前面對(duì)Ⅰ類(lèi)基礎(chǔ)油評(píng)價(jià)過(guò)的幾種抗氧劑外,又增加了一種羥基對(duì)位有氨基取代的2,,將這些酚類(lèi)抗氧劑和DPA按不同比例復(fù)合加入到一種Ⅱ類(lèi)基礎(chǔ)油中,采用壓力差示掃描量熱法(PDSC)和旋轉(zhuǎn)氧彈法對(duì)該抗氧體系進(jìn)行了氧化安定性評(píng)價(jià)。
以亞磷酸酯為主劑的抗氧體系亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑的作用機(jī)理和酚胺類(lèi)抗氧劑不同,其抗氧作用表現(xiàn)在磷原子上,它能夠分解氫過(guò)氧化物,由三價(jià)磷變成穩(wěn)定的五價(jià)磷,但由于它不具備捕捉自由基的能力,單獨(dú)使用時(shí)并不能發(fā)揮很好的抗氧作用,使用中常將它和酚胺類(lèi)抗氧劑復(fù)合在一起使用<6>。在美國(guó)專(zhuān)利USP4652385<7>中提出了一種由結(jié)構(gòu)式為:的亞磷酸酯和結(jié)構(gòu)式為:的酚酯類(lèi)抗氧劑組成的抗氧劑組合物,該體系對(duì)基礎(chǔ)油質(zhì)量要求較高,要求飽和烴含量在99%以上,主要適宜于高度飽和的Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油和PAO油。
在另一篇美國(guó)專(zhuān)利USP5124057<8>中,也提到了以磷酸酯類(lèi)抗氧劑和酚類(lèi)抗氧劑為主劑的抗氧體系,其中推薦的磷酸酯類(lèi)抗氧劑同專(zhuān)利USP4652385,而酚類(lèi)抗氧劑選用了肉桂酸鹽異氰脲酸酯,該組合物在高度飽和的加氫油(Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油)、聚α-烯烴和石蠟基白油中復(fù)合使用時(shí)表現(xiàn)出了高效的協(xié)同效應(yīng),而在溶劑精制基礎(chǔ)油中沒(méi)有表現(xiàn)出這種協(xié)同效應(yīng)。
以上兩種抗氧組合物分別加入到飽和烴含量在99%以上的Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油中后,在IP48高溫氧化試驗(yàn)中,在200℃的高溫下氧化24h,油品的顏色和粘度均未出現(xiàn)明顯的變化,表現(xiàn)出了極其優(yōu)異的高溫抗氧性能。
?、纛?lèi)基礎(chǔ)油PAO油是一種高度飽和的烴類(lèi)油,主要有異構(gòu)烷烴組成,其對(duì)添加劑的感受性比Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油還好,因此上面提到的適合Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油的兩種抗氧體系都是適用的,但由于PAO油的芳烴和硫含量比Ⅲ類(lèi)油還低,添加劑的組合上應(yīng)該有一些變化。
根據(jù)前面可以看出,PAO中加入0.5%的烷基化二苯胺后,旋轉(zhuǎn)氧彈誘導(dǎo)期由不加劑時(shí)的25min左右提高到1800min,而加入0.5%的2,6-二叔丁基酚只能提高到700min左右,因此在實(shí)際配方研制中,可以二苯胺或亞磷酸酯為主抗氧劑,外加金屬減活劑組成復(fù)合劑。
結(jié)論(1)基礎(chǔ)油從Ⅰ類(lèi)過(guò)渡到Ⅳ類(lèi),對(duì)抗氧劑的感受性整體上是逐漸增強(qiáng)的,但對(duì)不同的抗氧劑情況有所不同:對(duì)Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)油來(lái)講,對(duì)酚類(lèi)的感受性強(qiáng)于胺類(lèi),而Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)油對(duì)胺類(lèi)的感受性遠(yuǎn)強(qiáng)于酚類(lèi),并且兩大類(lèi)及抗氧效果之間的差距逐漸加大(見(jiàn))。
(2)在具體的配方研制中,對(duì)于Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)油要適當(dāng)增加胺類(lèi)抗氧劑的比例,在選擇酚類(lèi)抗氧劑時(shí),可優(yōu)先選用硫酚類(lèi),但應(yīng)控制加入比列。
(3)對(duì)同一抗氧體系,用不同方法評(píng)價(jià)時(shí)可能得出不同的結(jié)論,如PDSC和旋轉(zhuǎn)氧彈兩種評(píng)價(jià)方法的結(jié)果多數(shù)情況并不一致(PDSC的氧化條件比旋轉(zhuǎn)氧彈更苛刻一些),普通酚類(lèi)抗氧劑對(duì)旋轉(zhuǎn)氧彈方法的感受性更好一些,硫酚類(lèi)和胺類(lèi)抗氧劑對(duì)PDSC方法的感受性相對(duì)較好,在配方研制過(guò)程中,可根據(jù)油品的具體適用條件選擇合適的抗氧劑組合物和評(píng)價(jià)方法。
作者:佚名 來(lái)源:中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)