合成潤滑基礎油的發展應用

20 世紀70 年代以後
，隨著科學技術的進步
，各種發動機及機械設備不斷發展
，且麵對著“環保”
、“節能”要(yao)求(qiu)

，設(she)備(bei)對(dui)潤(run)滑(hua)油(you)的(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能(neng)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。利(li)用(yong)傳(chuan)統(tong)工(gong)藝(yi)製(zhi)得(de)的(de)基(ji)礎(chu)油(you)的(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能(neng)已(yi)經(jing)滿(man)足(zu)不(bu)了(le)使(shi)用(yong)要(yao)求(qiu)。因(yin)此(ci)，成(cheng)本(ben)昂(ang)貴(gui)沒(mei)能(neng)發(fa)展(zhan)的(de)各(ge)種(zhong)經(jing)“合成”、“加氫”兩類化學轉化工藝所得的基礎油在市場上開始得到應用。

聚α－烯烴(PAO)是市場需求增長最快的合成基礎油之一
，PAO具有很好的高、低溫性能，工作溫度範圍大，蒸發率低，閃點及燃點高，使用安全
，結焦少，粘度指數高，粘溫性能好，抗乳化、抗泡性能優異，使用壽命長
，良好的熱穩定性和化學穩定性及電氣性能，無毒、無(wu)刺(ci)激(ji)性(xing)。適(shi)宜(yi)於(yu)調(tiao)製(zhi)高(gao)低(di)溫(wen)航(hang)空(kong)潤(run)滑(hua)油(you)，高(gao)粘(zhan)度(du)航(hang)空(kong)潤(run)滑(hua)油(you)，寒(han)區(qu)及(ji)嚴(yan)寒(han)區(qu)內(nei)燃(ran)機(ji)油(you)，液(ye)壓(ya)油(you)，齒(chi)輪(lun)油(you)
，自(zi)動(dong)傳(chuan)動(dong)液(ye)，冷(leng)凍(dong)機(ji)油(you)，數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)用(yong)油(you)

，空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)油(you)，長(chang)壽(shou)命(ming)潤(run)滑(hua)油(you)
，導(dao)熱(re)油(you)，高(gao)壓(ya)開(kai)關(guan)油(you)，金(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)液(ye)，變(bian)壓(ya)器(qi)油(you)，絕(jue)緣(yuan)油(you)等(deng)。

α－烯烴的製備方法較多，包括費－托合成法、伯醇脫水法、石蠟裂解法、乙烯齊聚法等。其中工業中常用的是石蠟裂解法和乙烯齊聚法。

石蠟裂解法分為以活性氧化鋁為催化劑的催化裂解法和熱裂解法。1965年
，Chevron公(gong)司(si)首(shou)先(xian)實(shi)現(xian)熱(re)裂(lie)解(jie)法(fa)的(de)工(gong)業(ye)化(hua)生(sheng)產(chan)。石(shi)蠟(la)裂(lie)解(jie)法(fa)的(de)反(fan)應(ying)機(ji)理(li)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)，但(dan)可(ke)以(yi)簡(jian)單(dan)看(kan)作(zuo)是(shi)自(zi)由(you)基(ji)反(fan)應(ying)。我(wo)國(guo)合(he)成(cheng)潤(run)滑(hua)油(you)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)均(jun)用(yong)含(han)蠟(la)原(yuan)料(liao)，經(jing)過(guo)熱(re)裂(lie)解(jie)獲(huo)得(de)α－烯烴。但到目前為止，質量不高、產量低、工藝技術落後，與國外相比
，有很大的差距。

乙烯齊聚法包括一步法乙烯齊聚法、兩步法乙烯齊聚法以及各種催化劑催化齊聚。1977年，Shell公司開發了SHOP法工藝，用鎳絡合物催化乙烯齊聚，1990年，美國Philips石油公司開發出用鉻係催化乙烯三聚製1－己烯工藝。目前國外基本上采用乙烯齊聚來製備α－烯烴
，其優點是質量高

、產量高、工藝技術比較成熟。

PAO的α－烯烴齊聚工藝分為均相法和多相法兩類。不論哪個方法
，原料烯鍵的位置以及碳的數目都會對合成的PAO的性能有很大的影響。不同的催化劑、不同的反應條件都會對產物的性能產生影響。表1列出部分α－烯烴齊聚催化體係的反應條件及其產品性能。

表1 部分α－烯烴齊聚催化體係的反應條件及其產品性能

zhileihangkongrunhuayoushichuhechengtingyiwaiyongliangzuiduodehechenghangkongrunhuayou。juyoulianghaodenianwentexing
，nengyukuangwuyoujiduoshuhechengyouhunrong，jiaruyizhijiqiyanghuawendingxingherewendingxingyouyukuangwuyou，juyoulianghaoderunhuaxing，keshengwujiangjie。zhileiyouzhuyaoyongyuranqiwolunfadongji，tongshiyouyuqilianghaodexingneng，yebeiguangfanyongzuoyasuojiyou、冷凍機油

、內燃機油
、金屬加工液、高速齒輪油以及潤滑脂基礎油等。

酯類油是在催化劑作用下有機酸與有機醇脫水酯化製得的，其分子結構特征是分子中都含有酯基官能團－COOＲ'。根據分子中的酯基數量多少和位置不同，合成酯可以分為單酯、雙酯、多元醇酯和複酯。其中雙酯的使用溫度範圍很寬
，且其傾點較低、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)和(he)潤(run)滑(hua)性(xing)能(neng)都(dou)很(hen)高(gao)
，蒸(zheng)發(fa)度(du)較(jiao)小(xiao)，粘(zhan)度(du)指(zhi)數(shu)較(jiao)高(gao)。可(ke)以(yi)與(yu)礦(kuang)物(wu)油(you)以(yi)任(ren)意(yi)比(bi)例(li)混(hun)溶(rong)，有(you)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)性(xing)。具(ju)有(you)代(dai)表(biao)性(xing)的(de)雙(shuang)酯(zhi)有(you)十(shi)二(er)烷(wan)二(er)酸(suan)的(de)異(yi)C8～C13醇酯

，己二酸、任二酸、癸二酸的2－乙基已基酯，三甲基己二酸的正C8～C12醇酯。部分雙酯的粘溫性示於表2。

但雙酯的缺點是浸蝕某些塑料、橡xiang膠jiao和he油you漆qi，以yi及ji其qi加jia入ru礦kuang物wu油you中zhong使shi用yong時shi，會hui與yu抗kang磨mo劑ji競jing爭zheng金jin屬shu表biao麵mian
，從cong而er使shi抗kang磨mo性xing能neng降jiang低di
，因yin此ci必bi須xu加jia入ru與yu之zhi匹pi配pei的de抗kang磨mo劑ji。且qie隨sui著zhe軍jun工gong技ji術shu的de高gao速su發fa展zhan，雙shuang酯zhi類lei油you品pin已yi經jing無wu法fa滿man足zu需xu求qiu。研yan製zhi工gong作zuo已yi經jing迅xun速su地di向xiang性xing能neng優you異yi的de新xin戊wu基ji多duo元yuan醇chun酯zhi－阻化酯發展了。

新戊基多元醇酯－阻化酯中具有代表性的是新戊基二元醇酯、三羥甲基丙烷酯和季戊四醇酯。它們具有良好的抗氧化性能、耐熱性能、zhanwenxingyijilianghaodezhengfaxing。yinweipangdadexinwujiduizhijitigonglelianghaodekongjianpingbizuoyong，shixinwujiduoyuanchunrefenjieshengchengziyoujisuoxudehuohuanengshangshengzhi280kJ/mol，高於一般酯類的自由能188kJ/mol，這使得阻化酯的熱分解溫度一般比二元酸酯高50℃左右，同時也使阻化酯的抗氧化性能優於普通雙酯，被稱為阻化酯。

表2部分雙酯潤滑油的粘溫性能

氟油是以分子中含有氟原子的化合物為基礎油的潤滑油的總稱。其基礎油通常為氟碳化合物、氟化聚醚、含氟聚矽氧烷等。通常情況下
，氟油的密度大
，化學性能穩定。氟油具有良好的抗燃性、抗氧化性、耐化學藥品性以及耐負荷性，但其也具有粘度指數低，低溫流動性差的缺點。

用於潤滑油的氟碳化合物包括氟溴烷

、氟氯烷
、氫qing氟fu烷wan和he全quan氟fu烷wan等deng，是shi高gao技ji術shu領ling域yu中zhong不bu可ke缺que少shao的de材cai料liao和he工gong作zuo介jie質zhi。氟fu氯lv油you是shi隨sui著zhe原yuan子zi能neng工gong業ye興xing起qi而er發fa展zhan出chu來lai的de產chan品pin，具ju有you很hen高gao的de化hua學xue穩wen定ding性xing，作zuo為wei潤run滑hua油you材cai料liao適shi用yong於yu腐fu蝕shi性xing、高溫、氧化性強的環境。能承受濃硫酸、發煙硝酸、guoyanghuaqingyijiyeyangdejiechuerbubeipohuai，qieshiyongzhongbuhuifushichangyongdejinshucailiao。muqianfulvyoubeijinyibukaifa，tuiguangyongyuyeyanghefushixingjiaoqiangdehuojiandaodantuijinjidengxitongdeyunzhuanshebeishang。zhengchangqingkuangxia，fulvyoudezuigaogongzuowendukeda260℃，具有優異的潤滑性能。除了潤滑劑外，氟氯油還可以用作阻尼液、加速度計減震液以及壓力傳遞液。

氟氯油的生產方法有兩種：一種是由三氟氯乙烯在鏈轉移劑存在下用過氧化物引發聚合、得到分子量為500～2000的調聚物；另一種是由高分子量聚三氟氯乙烯經熱裂解製得。氟化聚醚即全氟聚烷基醚，全氟聚醚流體具有良好的綜合性能、耐輻射、耐氧化、耐熱、化學惰性、生物惰性、粘溫性能良好
、低傾點
、低揮發性、低表麵張力
、高比重、介電性能良好、潤滑性能良好，且隻與彈性體
、suliaoxiangrong，zhirongyuquanfuyoujirongji。quanfujumishizaikekehuanjingxiafeichangkekaoderunhuacailiao。zaihuagongxingyezhongyongzuozhenkongkuosanbengdegongzuojiezhi
，yeyongzuojiechuyangqi、液氧、氧化性和腐蝕氣體的壓縮機和閥門的潤滑材料。在航天工業中用於噴氣引擎
、暴露於太空和接觸氧的機械係統的潤滑劑。

氟化聚醚的生產方法主要有兩種。一是全氟環氧化物的陰離子聚合，是美國DuPont公司采用的方法

，原料為全氟環氧丙烷，在非質子溶劑中用氟離子催化，可以得到分子量2000～7000，一yi端duan為wei酰xian氟fu結jie尾wei的de齊qi聚ju物wu。因yin酰xian氟fu端duan較jiao為wei活huo潑po


，必bi須xu進jin行xing穩wen定ding化hua處chu理li。可ke以yi用yong三san氟fu化hua鋁lv或huo者zhe五wu氟fu化hua銻ti催cui化hua脫tuo一yi氧yang化hua碳tan，或huo者zhe以yi堿jian水shui解jie然ran後hou加jia熱re脫tuo去qu二er氧yang化hua碳tan。二er是shi全quan氟fu烯xi烴ting直zhi接jie光guang照zhao法fa，意yi大da利liMontefluos公gong司si以yi六liu氟fu丙bing烯xi或huo四si氟fu乙yi烯xi為wei原yuan料liao在zai低di溫wen下xia與yu氧yang一yi起qi光guang照zhao可ke得de結jie構gou略lve有you不bu同tong的de聚ju醚mi。產chan物wu中zhong除chu酰xian氟fu端duan基ji外wai，主zhu鏈lian上shang還hai存cun在zai過guo氧yang化hua物wu基ji團tuan。粗cu產chan物wu經jing加jia熱re或huo光guang照zhao方fang法fa消xiao除chu不bu穩wen定ding的de過guo氧yang化hua基ji團tuan，然ran後hou用yong元yuan素su氟fu穩wen定ding端duan基ji。

氟化矽油中潤滑性能最好的事三氟丙基甲基聚矽氧烷(TFPM)。TFPM的金屬腐蝕性很小
、熱穩定性極好，用在回旋計、加速度計以及航空器等方麵。其耐溶劑性好
，用於與天然氣、石油氣接觸的潤滑。它也是良好的長壽命潤滑脂的基礎材料，比一般矽油潤滑脂耐負荷
、耐高溫性能好，是軸承的耐用壽命大大延長。

環保與節能是合成潤滑油的發展的動力。目前，汽車和工業的飛速進步及節能減排、低碳經濟的發展，都對合成潤滑劑的未來發展提出了新的要求，推動潤滑油行業實現綠色、節能發展刻不容緩。

工業對合成潤滑油發展的要求。近年來，工業用油的產量和需求量快速增長，工業應用中主要有齒輪油、壓縮機油、yeyayouhejinshujiagongyedeng。muqianjiexiegongyedefazhanqushishixiangxiaotijihuadefangxiangzhuanbian，shebeigengjiajingmi，tigaoshebeidexiaolv，jianqingzhonglianghezengjiakekaoxing

，yaoqiuhechengrunhuayounenggoujianmojieneng、延長潤滑周期和設備壽命。

汽車技術的發展對合成潤滑油的要求。作為潤滑油消費大戶，汽車用油要求潤滑油必須清潔和高質量。車輛和機械在節能、環保方麵的要求在不斷提高，其所用潤滑油必然要求滿足新的使用要求。因此，節能和環保的潤滑油已成為合成潤滑油的發展方向。