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润滑油的学科范围

精品文档
1. 润滑油的学科范围
2. 润滑油的机理
3. 润滑材料
4. 矿物润滑油
5. 合成润滑剂简介
6. 润滑脂
7. 从新认识润滑材料
8. 润滑材料使用

润滑的学科范畴
润滑油属于摩擦学的范畴，摩擦学就是研究相对运动中相互作用表面的理论和实践。
一． 润滑的机理
在存在相对运动的对偶表面之间加入润滑材料，把对偶表面之间的摩擦转化为润滑材料的内摩擦。
二． 润滑材料
2.1.又称润滑介质或润滑剂，是具有特定物理，化学性能的物质，用于加入相互作用对偶表面之间，具有较强的承载负荷的能力，其内摩擦系数远小于对偶表面之间的摩擦系数，这些润滑材料可以使液体，固体，半固体，以及气体等。
2.2.按照材料的存在状态分为：
液体润滑剂------润滑剂
半固体润滑剂----润滑脂
固体润滑剂--石墨，二硫化钼等
按照选用的基础油种类

矿物润滑剂----基础油来源于石油
合成润滑油----基础油经化学合成

3. 矿物润滑油
3.1组成
原油→石油基础油
↓ →润滑油产品
添加剂
润滑油组成
◆基础油
◆添加剂
典型的润滑油成分
◆75%-99%基础油
◆1%-25%添加剂
3.2基础油
3.2.1概述
石油的主要组成元素是碳和氢,总含量为95%-99.5%,碳氢化合物成为烃,基础油主要由烷烃,环烷烃和芳香烃等烃类组成,沸点一般高于300摄氏度.润滑油的化学组成异常复杂,主要是由于其中有机化合衍生物和同素异构体众多面造成的,润滑油的粘度,氧化性就是有这些烃类的组成决定.
3.2.2基础油化学组成与流变性的关系
润滑油流变性由粘度,粘温特性和低温流动性来衡量,与馏分的沸点范围和化学组成有直接关系,如多环短侧链的环状烃,温度降低时粘度积聚增大,如正构烷烃和正构长侧链的环烷烃,虽然粘温特性好,但本身熔点高,低温易结晶,使油品低温时丧失流动性.
3.2.3.基础油化学组成与抗氧化性的关系
烃类是较稳定的化合物,常温或不太高的温度不能直接与空气中的氧分子发生反应,但高温和光照可使这种反应发生,哪怕极少也能引起其他烃类的链锁的氧化,这是烃类氧化链锁反应的特点.
1) .烷烃的氧化,较高温度下,氧化生产醇,醛,酮,焌酸或羟基酸等含氧化合物，深度氧化生产基酸和烃基酸的缩合物胶状沉淀。
2) .环状烃氧化时，会导致破裂生产羟基酸或醛酮酸，进一步生产内酯和聚醚，成为胶状沉淀，悬浮在油液中，沉淀在机件表面是形成附着性强而坚韧的漆膜把机件粘结在一起。
3) .芳香烃的氧化，芳香烃的氧化产物为酚，深度氧化生成胶质和沥青，多环芳香烃流动性极差，易生成胶质和沥青，是必须除去的非理想组分。
4) .胶质的氧化，胶质的氧化后生成沉渣，有抑制抗氧剂的作用，应在精制时除去。
5) .基础油中的氧，大部分存在于胶质中，非理想组分。
6) .基础油中的硫,一部分存在于胶质中,一部分存在芳香烃中,含硫芳香烃是天然抗氧剂.
7) .基础油中氮化合物,对抗氧性的影响不明确.
3.2.4.润滑油的合理组分
1) .按粘度要求选择合适的石油馏分,制取高粘度的润滑油选择沸点较高的馏分,制取低粘度的润滑油选择沸点较低的馏分,各种馏分通过常减压蒸馏获得.
2) .馏分选定后,应除去其中的多环侧链的环状烃和胶质,沥青非理想组分,以提高馏分的粘温性和抗氧性,利用溶剂精制达到.
3) .再根据对油品凝固点的要求,除去馏分中的高熔点烃类,通过溶剂脱蜡改善油品的低温流动性.
4.1添加剂
为了改善润滑油的物理化学性质,向润滑油中加入一定量的其他组分,给润滑油赋予新的性能和加强原有的性能,更好的满足需要,这些组分称之为润滑油添加剂.
添加剂的分类:
一类是为改善润滑油的物理性能的,如粘度指数改进剂,油性剂,降凝剂和抗泡剂等.
另一类是为改善润滑油化学性能的,有极压抗磨剂,抗氧剂,防锈剂和清净分散剂等.
1. 清净分散剂
包括清净剂和分散剂,主要用于内燃机油,使发动机内部保持清洁,使生成的不溶性物质呈胶体悬浮状态,不致进一步形成积碳,漆膜和油泥.具体表现:酸中和作用,清净分散剂具有碱性,能中和润滑油氧化生成的酸,防止其进一步缩合,因而使漆膜减少,同时防止酸对金属的腐蚀.
(1) .增溶作用
清净分散剂是一些表面活性剂,它能将本来在油中不能溶解的固体或液体增溶于由5-20个表面活性剂分子集合而成的胶束中心,将含油羟基,羟基含氧化合物,含硝基化合物,水分等增溶在胶束中,形成胶体,以防进一步氧化和缩合.
(2) .分散作用
能吸附已经生成的积碳和漆膜等固体小颗粒,使之成为胶体溶液状态分散在油中,阻止这些物质进一步凝聚成大颗粒而粘附在机件上,或沉积为油泥.
2. 抗氧化剂
润滑油氧化通常经历引发,蔓延和终止三阶段,引发阶段带有一个氢原子的化学键会发生断裂导致油品有机成分,R产生自由基,自由基为高活性组分,能与氧反应形成过氧化自由基,过氧化自由基通过与润滑油更多成分反应,产生额外自由基R.最终2个自由基类型结合形成一个温度化合物,此过程为终止阶段,它将自由基从系统中剔除,尽管终止过程会消耗一些自由基,但只要外部条件存在,蔓延期间会产生更多自由基,如果不加抑制吗,最终会导致全部油品组分破裂,抗氧剂与自由基发生反应,形成稳定化学物种,有2种主要抗氧剂类型,即基本抗氧剂和辅助抗氧剂.前者通过与自由基反应形成稳定分子,从而抑制氧化作用,该反应通过式,金属和金属离子对烃类都有催化作用,因此还有一种金属减活剂,分为2类,一类叫做螯合剂可以捕获金属离子,另一类叫表面钝化剂可以覆盖金属表层,防止金属和金属离子对烃类氧化的催化作用.
3. 极压抗磨剂
是指在高温,高压的边界状态下,能和金属表面形成高熔点化学反应膜,以防止金属间发生熔接,咬粘,刮伤的添加剂,极压抗磨剂一般分为有机硫化物,有机磷化物,氯化物和有机金属盐等,极压抗磨剂的作用机理以有机硫化物为例,首先在金属表面上形成吸附膜,负荷的增加时,金属表面瞬间的温度升高,金属与有机硫化物反应生成硫醇铁覆盖膜起抗磨作用,随负荷进一步提高,生成硫化铁固体膜起极压作用.
润滑生成方法:
(1) .常减压蒸馏
利用石油中各组分的沸点差这一特性,通过常减压装置从石油中分离出各石油馏分,经常减压蒸馏塔,在400摄氏度以上只能得到低粘度的润滑油料,温度过高会有部分烃裂解,并在加热炉中结焦,影响润滑油质量,利用外压降低,沸点降低的原理,常用减压蒸馏分离高沸点,高粘度的馏分350-500摄氏度,还有一部分重质润滑油料在减压塔中也难以分离,留在减压油渣中,这部分油料需要去掉其中的胶质,沥青质才能进一步的加工.
(2).溶剂精制
用溶剂提取油中某些非理想组分来改变油品的性质，经溶剂精制后其粘温性能，抗氧化性等性能都有很大改善，利用溶剂对非理想组分的溶解度很大，而对理想组分的溶解度很小来提取非理想组分。
（3）.溶剂脱蜡
为使润滑油保持良好的低温流动性,必须将其中易于凝固的蜡除去,除蜡的方法有冷榨脱蜡,溶剂脱蜡和尿素脱蜡.
(4) .丙烷脱沥青
在减压蒸馏中仍不能分离出来的分子量很大,沸点很高,烃类残留在减压油渣中,这些烃是制取高粘度润滑油的良好原料,但必须去除其中的胶质和沥青质,常用的方法是丙烷脱沥青,利用液态丙烷在其临界温度附近对沥青的溶解度很小而对油的溶解度很大的特性使油和沥青分离.丙烷脱沥青后的油和其他馏分一样,经过精制和脱蜡后一同进入下一道工序.
(5).白土精制
经过溶剂精制和脱蜡后，其质量基本达到要求，但一般总会含有未分离掉的溶剂，水分以及回收溶剂时加热产生的某些大分子缩合物，胶质和不稳定化合物，来自加工设备的铁屑等，为除去这种杂质，改善油品颜色，提高安定性，降低残炭，还需要一次补充精制，常用方法白土处理，白土精制利用活性白土的吸附能力，使各种杂质吸附在活性白土上，然后滤去白土除去的杂质。
（6） 润滑油加氢
润滑油加氢是生产润滑油的一种新工艺,即通过润滑剂的作用,润滑剂原料和氢产生各种反应,目的是:1除去硫 氧 氮 等杂质,2将非理想组分转化为理想组分.3同时裂解产生少了的气体,燃料油组分.
(7) .润滑油品种的开发
有了高质量的基础油组分和添加剂，不等于就能生产高质量的润滑油，因为润滑油各组分的配伍很重要的，配伍越好，几种添加剂的效果大于每种添加剂单独使用的总和，配伍不好，添加剂相互之间的作用可以抵消，润滑油的研制实际上就是探索基础油和添加剂的最佳组分，筛选出具有最佳负荷效果的添加剂组合和剂量，即最佳配方。
（8) .润滑油产品的调和
调和是润滑油制备过程中最后一道重要工序，按照配方，将润滑油各基础组分和添加剂按比例，顺序加入调和容器，用机械搅拌，抽送循环，管道静态混合等方法调和均匀，然后按照产品标准采样分析合格后正式成为产品。
4.润滑油的作用
1.减压抗磨2.冷却3.密封4.抗腐蚀防锈5.清净冲洗6.应力分散和缓冲7.动能传递
动力粘度:液体在一定切应力下流时内摩擦力的度量,其值等于所加在液体的切应力与切应变率之比
粘温性能:指润滑油粘度随温度变化而变化的程度,随温度变化而变化的程度小,说明粘温性能好,反之说明差,衡量粘温性能的参数有粘度指数和粘度比,润滑油压力增加,粘度增大,压力低于5PMA,油的粘度变化很小,压力超过20PMA,粘度随压力变化显著,压力达到40-50PMA,粘度是大气压粘度的2倍,如果越大变成蜡质状态物.
4.1润滑油理化性能
1.密度 2.颜色3.闪点和燃点4.凝点和倾点5.水分6.机械杂质7.残炭8.灰分和硫酸盐水分9.酸值 碱值 和中和值 10.水溶性酸和碱11.防锈性12.防腐性13.抗泡性14.抗乳化性15.氧化安定性16.水解安定性17.与橡胶适应性
4.2润滑油的分类
我国润滑油的分类是按照润滑油剂的应用场合分类的,现行国家标准时GB7631 1-87 润滑剂和有关产品的分类第一部分,采用国际标准ISO6743/0-1981.
4.3主要润滑油种类的介绍
内燃机油:又称发动机油,是消耗量最大的润滑油产品,占年消耗总量的40%以上.用于润滑内燃发动机的润滑,通常分为汽油机油,柴油机油,和汽机油和柴油机通用油,专用品种油二冲程汽油机油,船用柴油机油,铁路机车有柴油机油,试车用柴油机油,坦克发动机油,飞机发动机油等.
1. 内燃机油基本性能:1良好的粘温性能,较强的粘度,2较强的抗氧化能力.较好的温定性,3良好的清净分散性,4良好的润滑性,抗磨性5良好的抗腐蚀性和酸中和性6良好的抗泡沫性
2. 内燃机油分2种:是以按使用性能分类,二是按照粘度分类,每种内燃机油包括使用性能分类及粘度分级2个方面.

国际通用的内燃机油性能分类

由美国汽车工程师学会(SAE),美国材料试验学会(ASTM),美国石油公会(API)共同制定的API使用性能分类(SAE J183-89)
柴油机油: CA CB CC CD CD-2 CF-4
二冲程汽车机油:TSC-1 TSC-2 TSC-3 TSC-4
我国内燃机油性能分类:现国标为:GB/T7631.3-1995
5.1合成润滑剂种类
已经工业化生产的合成润滑油有下列6类,应用分类分散在各类润滑油类型中,没有专门分类,1有机脂2合成烃3聚醚4聚硅氧烷5含氟油6磷酸酯
5.2合成润滑油剂特性
与矿物油相比,合成润滑油有下列性能
1较好的高温性能2优良的粘温和低温性能3较低的挥发性4优良的化学稳定性5抗燃性6抗辐射性7与橡胶密封性的适应性8对金属的作用
6润滑脂
润滑脂是将稠化剂分散与基础油中所形成的一种稳定的固体或半固体产品,通常会加入某种特性的添加剂和填料,润滑脂的组成有基础油,稠化剂,添加剂.
6.1基础油
润滑脂的基础油即液体润滑油,占润滑脂总量的70%-90%,润滑脂的各种性能取决于基础油的类型和组成,基础油液的选择主要根据润滑脂的用途和使用条件确定,基础油可选用矿物油和合成油.
6.2添加剂
改善润滑脂的使用性能和寿命,主要:1结构改善剂2抗氧剂3极压抗磨剂4防锈添加剂5抗水添加剂6增粘剂7填料
6.3润滑脂的生成过程
润滑脂的制造:皂化 成脂 冷却 均化
6.4主要性能
1外观2滴点3锥入度4水分5游离碱和游离有机酸6机械杂质7灰分8皂分9腐蚀10氧化安定性11蒸发损失12胶体安定性13相似粘度14强度极限15机械安定性16水淋性17低温转矩18与橡胶相容性
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