体外诊断试剂分析性能评估系列指导原则(征求意见稿)》

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1、低硫酸盐灰分、低磷和低硫发动机油添加剂的发展现状及趋势姚文钊薛卫国刘雨花刘玉峰(中国石油兰州润滑油研究开发中心730060)摘要：随着环保和节能要求的日益严格，要求发动机油具有更高的燃油经济性、更为苛刻的硫、磷含量和更低的硫酸盐灰分，对润滑油添加剂的性能也提出了挑战。文中介绍了发动机油中硫酸盐灰分、磷、硫的来源及其在发动机油新规格中的限制指标，探讨了低SAPS清净剂、抗氧抗腐剂等发动机油功能添加剂的研究现状及发展趋势，并提出了今后润滑油添加剂的研究方向。关键词：润滑油；添加剂；发展；趋势1概述随着现代汽车工业的迅速发展以及汽车需求量的不断攀升，促使世界石油资

2、源日渐枯竭，燃料价格不断上涨。而汽车的尾气排放也严重影响了环境质量。据统计，大气污染中有60%的一氧化碳、50%的氮氧化合物和70%的烃类、有机挥发物来自汽车排放。随着人们节能及环保意识的逐渐增强，世界各国对大气质量的控制以及对汽车排放标准的要求更加严格。为了满足法规要求的排放标准，未来汽车均采用电控燃油喷射技术，广泛安装催化转化器，柴油车还要安装颗粒物过滤器。汽车技术的发展要求发动机油在不断提高其高温清净性、分散性和抗氧化性能的同时，还要满足低硫酸盐灰分、低磷、低硫（SAPS—SulphatedAsh,Phosphorus,Sulphur）的需求[1，2，

3、3]。润滑油添加剂对改进润滑油性能，节能及减少环境污染起着重要作用。添加剂的使用不仅使润滑油能够满足汽车工业和机械工业多方面的性能要求，而且进一步弥补了润滑油加工工艺的不足。但在另一方面，润滑油中的磷、硫、金属也大部分来自添加剂，因此，为了适应环保的要求，添加剂本身也应该向着低磷、低硫、低灰分的方向发展以满足更高质量发动机油的要求。2发动机润滑油新规格对硫酸盐灰分、磷、硫的限制要求2004年通过的GF-4发动机油规格要求磷含量不大于0.08﹪，硫含量不大于0.5%(0W,5W中)和0.7﹪(10W中)。而GF-5规格中磷含量不大于0.05﹪，硫含量不大于0.

4、2﹪，硫酸盐灰分不大于0.5﹪，仅为目前高级润滑油指标的一半。液化石油气(LPG)或压缩天然气(CNG)被世界各国公认是最具发展潜力和实用价值的汽车代用燃料。与传统液体燃料相比，不仅燃烧较为完全干净，而且能够显著地减少空气中苯、甲醛等有害物质及固体微粒的排放，同时降低发动机噪声。CNG汽车在汽车排放、动力性和经济性等方面要优于LPG汽车。发展燃气汽车，可调整汽车燃料结构，实现汽车燃料的多元化，减少对石油的依赖程度，节约石油能源，同时又能减少汽车排放对大气的污染。燃气机油最重要的质量要求是灰分不能太高，因为灰分过高时润滑油容易在火花塞处形成沉积物，而天然气对产

5、生的沉积物清洗能力不足，产生的积垢容易导致提前点火并促使NOx生产，造成运动件摩擦时的磨损，火花塞积垢还会引起发动机故障[2]。同时天然气发动机油要求硫酸盐灰分在0.5％左右，而通常汽、柴油机油硫酸盐灰分在1％左右。燃气发动机若使用现有的发动机油，不仅会影响发动机的寿命，更重要的是抵消了天然气作为汽车燃料的固有优点，因此急需开发新型的低灰分、低磷及低硫的替代添加剂，并且选用较高质量的低硫基础油原料。3低SAPS型发动机油添加剂的研究现状及发展趋势3.1发动机油添加剂与硫酸盐灰分、磷及硫含量之间的关系润滑油的硫酸盐灰分主要来自于不同种类添加剂中的金属元素，如钙

6、、镁、钡、锌等，特别是碱性金属含量较高的金属清净剂中。金属清净剂虽然能够中和燃料不完全燃烧及润滑油氧化变质所产生的酸性化合物，保持活塞洁净，但其在改进润滑油质量的同时，也造成大量灰分沉积物。研究表明，由金属清净剂所产生的无机盐灰分大致占活塞沉积物总量的30%～60%。磷在发动机油里通常以二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）的形态出现，它作为有效的抗磨剂能够在阀系和轴承上形成保护膜，并且能够作为抗氧化剂分解过氧化物。而硫主要来自于基础油及含硫添加剂（如ZDDP、硫化烷基酚盐等）。通常ZDDP提供0.1﹪的磷、0.2﹪的硫在润滑油里。不同类型添加剂的硫磷及硫酸盐灰分含

7、量见表1。产品分析项目TBNmetal%S%P%硫酸盐灰分%烷基水杨酸钙160～1705.5～6.5//18～21烷基苯磺酸钙290～31011.5～12.51.6～1.7/36～42硫化烷基酚钙235～2458.5～9.52.9～3.1/28～32二烷基二硫代磷酸锌/9～10（Zn）14～188～926～30表1不同类型添加剂中硫酸盐灰分、磷及硫的含量比较结果由表中可知，1%含量的钙产生大约3%的硫酸盐灰分，而金属清净剂在润滑油中的用量（通常都在2.0%左右）比抗氧抗腐剂的用量（通常在0.6～0.8%之间）要高，因此所产生的灰分也高。而硫、磷主要来源于二烷

8、基二硫代磷酸锌。3.2低SAPS型抗氧抗腐剂的使用现