潤(rùn)滑油流變改進(jìn)劑

來(lái)源：潤(rùn)滑油與添加劑技術(shù)前沿

引言

添加劑在潤(rùn)滑工程的悠久歷史中，潤(rùn)滑劑添加劑的應(yīng)用相對(duì)較新。自1950年起，市場(chǎng)已開(kāi)始使用潤(rùn)滑劑添加劑，但潤(rùn)滑劑添加劑化學(xué)研究仍不夠深入。為此，對(duì)添加劑分子科學(xué)的研究變得更為重要。添加劑分類(lèi)市面上可以找到許多類(lèi)型的潤(rùn)滑劑添加劑，在大多數(shù)情況下，它們是根據(jù)其在潤(rùn)滑系統(tǒng)中的主要作用出售的，例如抗磨或抗氧化劑以及摩擦改進(jìn)劑。添加劑Z普遍的分類(lèi)方法是以功能分類(lèi)，即將“物質(zhì) 按其作用”分為三組：

摩擦改善劑，包括摩擦改進(jìn)劑（FM）、抗磨劑（AW）、極壓添加劑（Extreme pressure additive，簡(jiǎn)寫(xiě)為EP）等，它們?cè)跐?rùn)滑油添加劑技術(shù)中處于中心地位，直接有助于改善潤(rùn)滑劑的摩擦學(xué)性能。

流變改進(jìn)劑（rheologyimproving additives），包括黏度改進(jìn)劑（Viscosity modifier， 簡(jiǎn)寫(xiě)為VM）和降凝劑（Pour point depressant，簡(jiǎn)寫(xiě)為PPD）。它們主要是在流體動(dòng)力條件下，通過(guò)改變液體的整體特性來(lái)改善潤(rùn)滑性能，主要涉及基礎(chǔ)油的流動(dòng)性。從功能上看，流變改進(jìn)劑可以被歸類(lèi)為混合潤(rùn)滑和流體動(dòng)力潤(rùn)滑之間的“間接”摩擦改善劑，該類(lèi)添加劑與基礎(chǔ)油關(guān)系密切。

性能保持劑（Maintainers）是指通過(guò)防止?jié)櫥到y(tǒng)中的物質(zhì)降解來(lái)幫助保持物質(zhì)（潤(rùn)滑劑和機(jī)械 元件的材料）處于良好狀態(tài)的添加劑，它們主要作用為有助于延長(zhǎng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的壽命，并且在某些情況下部分有助于提高潤(rùn)滑性能。如抗氧化劑（Antioxidant，簡(jiǎn)寫(xiě)為AO）在防止?jié)櫥瑒├匣^(guò)程中起決定性作用；清凈劑和分散劑能夠減輕污染物對(duì)潤(rùn)滑的不利影響；腐蝕抑制劑（包括防銹劑）能夠保護(hù)摩擦材料免受腐蝕；在機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，氣泡可能會(huì)混入潤(rùn)滑劑中，它們?cè)诮佑|處引起潤(rùn)滑劑不足并促進(jìn)自氧化過(guò)程，抗泡劑可破壞氣泡；在大多數(shù)應(yīng)用中，水是普遍存在的污染物，它會(huì)降低潤(rùn)滑劑的黏度，并引起潤(rùn)滑劑和材料的老化，破乳劑有利于分離潤(rùn)滑劑中的水。

除根據(jù)添加劑的功能進(jìn)行分類(lèi)外，還可以通過(guò)添加劑的作用點(diǎn)及其作用機(jī)理對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，如以作用點(diǎn)分類(lèi)可分為界面劑和分散劑兩類(lèi)，以作用機(jī)理分類(lèi)可分為化學(xué)添加劑、物理添加劑兩類(lèi)。以上分類(lèi)彼此獨(dú)立，功能分類(lèi)是通用標(biāo)準(zhǔn)，主要用于工程應(yīng)用和技術(shù)概述，作用點(diǎn)和作用機(jī)理分類(lèi)側(cè)重于機(jī)理研究和通過(guò)分子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新技術(shù)。各個(gè)潤(rùn)滑劑添加劑的這些類(lèi)別的交互特性見(jiàn)表。

黏度是基礎(chǔ)油的基本特性，對(duì)基礎(chǔ)油流動(dòng)性起作用的流變改進(jìn)劑在改善油品的潤(rùn)滑性能方面有著不可替代的作用。本文將對(duì)流變改進(jìn)劑進(jìn)行詳細(xì)概述。

流變改進(jìn)劑

 流變改進(jìn)劑，包括VM和PPD，其中VM又曾被稱(chēng)為黏度指數(shù)改進(jìn)劑 (Viscosity index improvers， 簡(jiǎn) 寫(xiě)為VII)。VI是一項(xiàng)作為潤(rùn)滑劑選用依據(jù)的技術(shù)指標(biāo)，因VM是聚合物分子結(jié)構(gòu)，這種分子在較低的溫度下可以被壓縮，而在較高的溫度下會(huì)膨脹（見(jiàn)圖 ），而高溫下膨脹的大體積分子具有一定的流動(dòng)阻力，從而表現(xiàn)出高黏度特性，通過(guò)加入VM可使?jié)櫥瑒┑倪m用溫度范圍更寬，高端VM的技術(shù)挑戰(zhàn)主要是添加劑的剪切穩(wěn)定性。

潤(rùn)滑油凍結(jié)會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑失效，導(dǎo)致機(jī)器元件嚴(yán)重?fù)p壞；預(yù)加熱系統(tǒng)可以避免這個(gè)問(wèn)題，但它會(huì)消耗相當(dāng)多的時(shí)間和能量。加入了PPD的油品可適用于寒冷氣候下的機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑。PPD是典型的支鏈烴類(lèi)， PPD分子每個(gè)支鏈的烷基都能與油分子相互作用，從而可以保持分子周?chē)淖杂审w積，使局部結(jié)構(gòu)具有較好的流動(dòng)性，阻止了基礎(chǔ)油分子的結(jié)晶，如圖所示。

總結(jié)

與基礎(chǔ)油分子相比，VM和PPD都是大分子聚合物，但VM和PPD的功能是不同的，VM的主要作用是在較高的溫度下抑制基礎(chǔ)油分子的流動(dòng)性，從而增加黏度，而PPD是利用分子的支化結(jié)構(gòu)，使基 礎(chǔ)油分子在較低溫度下具有流動(dòng)性。這兩種添加劑的作用都涉及物理效應(yīng)，除非分子分解，否則其所造成的基礎(chǔ)油流動(dòng)性隨溫度的變化是可逆的。

摘自：潤(rùn)滑油分子科學(xué)概述之一 -基礎(chǔ)油與流變改進(jìn)劑，曹靜思 石嘯 李成，石油商技。