PAO和酯类油在合成润滑剂中的 应用

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1、PAO和酯类油在合成润滑剂中的应用API-1509  基础油分类标准试验方法ASTMD2007ASTMD2270ASTMD2622/D4294/D4927/D3120类别饱和度粘度指数VI硫含量Sulfur,wt%I类<90%80-<120>0.3II类>90%80-<120<0.3III类>90%>120<0.3IV类聚α烯烃(PAO)V类所有非I、II、III或IV类基础油前 言   20世纪30年代末，德国首先利用石蜡裂解所得的α-烯烃生产聚烯烃润滑油，50年代酯类油已被用做航空涡轮发动机油，在

2、之后的相当长一段时间内，合成润滑油的发展比较缓慢。后来由于发动机的发展和进步，其操作条件对润滑油提出了更高的要求，以Mobil1#问世为标志，合成发动机油获得了相当大的发展，至90年代末，合成轿车机油已占该种油品总量的2.2%，尤其在欧洲，合成轿车机油的比例已达8%；与此同时，114亿L的工业润滑油需求中合成油也占了341ML（3%）。随着更严格的OEM规格，延长设备寿命，延长换油期等需求的增长，合成润滑油正以4%～5%的年增长率迅速增加。   在全世界所需合成润滑油之基础油中，聚α-烯烃（PAO）和

3、酯类油就占了约60%～70%。虽然越来越多的Ⅱ类及Ⅲ类矿物基础油的生产和应用在某些油品中部分取代了PAO，但由于PAO优异的高、低温性能及低挥发性等特点，可以说PAO在许多油品中目前仍是无可取代的。1  PAO1.1PAO的生产及结构   目前国外各公司的PAO基本上都是由乙烯齐聚生成的C=10α-葵烯经催化齐聚并经加氢饱和生产的。由于其原料α-葵烯的纯度高，催化剂活性及选择性高，工艺条件控制严格，故PAO产品的性能远比用不同油含量的蜡经裂解、分馏再聚合所得到的聚烯烃的质量好得多。主要表现在其粘度指数

4、、低温性能及热氧化安定性等方面有显著不同。   PAO可分为低粘度PAO（100℃粘度为2～10mm2/s）和高粘度PAO（100℃粘度为40～100mm2/s）两大类，由ExxonMobilChemical公司、Chevron/Philiphs公司、BP/Amoco等少数公司生产。ExxonMobilChemical公司是唯一能生产低粘度和高粘度两大类PAO的公司。ExxonMobilChemical公司还提出一种新型超高粘度的PAOSuperSynTM，其100℃粘度可达150～3000mm2/s

5、，粘度指数高至220～388。与传统的PAO相比，SuperSynTM具有更规整的结构。2种PAO的结构见图1（常规PAO，平均侧链长6～7个碳；SuperSynTM系列PAO，平均侧链长8个碳）（图略）。   PAO的规整结构赋予了它许多有别于矿物油的卓越性质。图2是PAO与相同粘度的Ⅲ类基础油的对比图（图略）。1.2PAO的卓越性能1.2.1粘度指数高及优异的低温性能   低粘度PAO与相同粘度Ⅲ类基础油的性质对比见表1。 表1PAO与相同粘度Ⅲ类基础油的性质对比项 目4mm2/s6mm2/s8m

6、m2/sPAOⅢ类油PAOⅢ类油PAOⅢ类油100℃运动粘度/mm2·s-14.614.625.926.007.867.76粘度指数131129139133138129倾点/℃＜-66-24-54-21-48-21动力粘度/mPa·s       -30℃100017002260400048008760 -40℃34001510006500冻结16200冻结    表1数据说明，除粘度指数大于Ⅲ类基础油外，PAO的突出特点是倾点低，低温流动性大大优于Ⅲ类基础油。在0W发动机油、75W齿轮油、ATF、低

7、温液压油及其它对低温粘度要求高的油品中，PAO的地位是无可取代的。   在高粘度油品领域中，目前尚无合适的Ⅱ及Ⅲ类基础油；而聚异丁烯（PIB），无论是粘度指数，还是倾点及闪点，都大大逊于PAO，见表2。 表2高粘度PAO与PIB的对比项 目PAO40PIB30PAO100PIB110PIB50运动粘度/mm2·s-1      100℃393110011250 40℃396604124035501140粘度指数147751709887倾点/℃-36-35-31-13-23闪点/℃281＞141283＞

8、190＞150    新型的PAO及SuperSyn在粘度指数和倾点等方面的优越性更加突出，见图3及图4（图略）。1.2.2极好的热氧化安定性   众所周知，PAO的稳定性好，虽然其本身的氧化安定性并不特别高，但它对抗氧剂的感受性特别好，加入少量抗氧剂，特别是胺类抗氧剂时，PAO表现出了优异的抗氧化安定性。表3为PAO与矿物油氧化安定性对比数据，表4为PAO与矿物油热安定性对比数据。 表3PAO与矿物油氧化安定性对比（2%抗氧剂）产 品Ⅱ类矿物油6mm2