聚乙烯基礎(chǔ)油與聚α-烯烴基礎(chǔ)油的性能對(duì)比
聚乙烯基礎(chǔ)油與聚α-烯烴基礎(chǔ)油的性能對(duì)比
longpu2017
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0 引言
聚α-烯烴(PAO)基礎(chǔ)油屬于API Ⅳ類基礎(chǔ)油, 與API Ⅱ類和Ⅲ類礦物基礎(chǔ)油相比,PAO具有更好 的低溫穩(wěn)定性、黏溫特性,更高的熱/氧化安定性和 閃點(diǎn),更低的傾點(diǎn)和蒸發(fā)損失等。
鑒于 PAO 具有優(yōu) 異的綜合性能,被廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防軍事 及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)[1-4] 。國(guó)內(nèi)某研究所以乙烯為原料,通過(guò)新催化技術(shù) 直接合成了 高度支鏈化的聚乙烯基礎(chǔ)油,其結(jié)構(gòu)示意見圖1。
高度支鏈化的聚乙烯基礎(chǔ)油(簡(jiǎn)稱PE基礎(chǔ)油, 以下同)與 PAO 基礎(chǔ)油一樣,同屬于合成烴基礎(chǔ) 油,但其原料乙烯的成本與 PAO 原料 α-癸烯相比 具有明顯的優(yōu)勢(shì),因此,PE基礎(chǔ)油具有較強(qiáng)的市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)力。
為此,對(duì)PE基礎(chǔ)油的理化性能,黏溫特性,熱/氧化 安定性和摩擦學(xué)特性等進(jìn)行了評(píng)價(jià),并與進(jìn)口PAO 基礎(chǔ)油的性能進(jìn)行了對(duì)比,以期探索替代進(jìn)口PAO 基礎(chǔ)油的可行性。
1 聚乙烯基礎(chǔ)油的性能
為了保證比較的一致性,選擇了 100 ℃運(yùn)動(dòng)黏 度相近的PE基礎(chǔ)油和進(jìn)口PAO基礎(chǔ)油進(jìn)行對(duì)比評(píng) 價(jià)。下面就這兩種基礎(chǔ)油的理化性能,黏溫特性, 熱/氧化安定性和摩擦學(xué)特性等逐一進(jìn)行對(duì)比。
1.1 理化性能
基礎(chǔ)油的理化性能主要包含運(yùn)動(dòng)黏度,黏度指 數(shù),閃點(diǎn),傾點(diǎn),酸值及蒸發(fā)損失等[5-6]。PE 基礎(chǔ)油 與PAO基礎(chǔ)油理化性能的對(duì)比評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。
從表1的評(píng)價(jià)中可以看到,PE基礎(chǔ)油的黏度指 數(shù)和蒸發(fā)損失優(yōu)于進(jìn)口 PAO 基礎(chǔ)油,其余理化性 能與進(jìn)口PAO基礎(chǔ)油相當(dāng)。
1.2 黏溫特性
黏溫特性對(duì)潤(rùn)滑油的使用具有重要意義,如潤(rùn) 滑油的黏溫特性不好,低溫下黏度過(guò)大,就會(huì)啟動(dòng) 困難,且潤(rùn)滑油不易流到摩擦表面上,加快機(jī)械零 件的磨損;而在高溫下黏度變小,則不易在摩擦表 面上形成適當(dāng)?shù)挠湍?,失去?rùn)滑作用,使機(jī)械零件 的摩擦面產(chǎn)生擦傷甚至膠合等。PE基礎(chǔ)油和PAO基礎(chǔ)油黏溫特性曲線的對(duì)比見圖2。
從圖 2 的對(duì)比中可以看出,PE 基礎(chǔ)油和 PAO 基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)黏度隨溫度的變化曲線基本一致,兩者具有相同的黏溫特性。
1.3 熱/氧化安定性
熱/氧化安定性是衡量基礎(chǔ)油質(zhì)量?jī)?yōu)劣的直接 指標(biāo),熱/氧化安定性越好,基礎(chǔ)油的質(zhì)量越好。圖 3 是 PE 基 礎(chǔ) 油 和 PAO 基 礎(chǔ) 油 的 熱 失 重 曲線。
從圖 3的熱失重曲線對(duì)比中可以看到,PAO基 礎(chǔ)油在300 ℃開始分解,而PE基礎(chǔ)油在350 ℃才開 始 分 解 ;400 ℃ 時(shí) ,PAO 基 礎(chǔ) 油 的 剩 余 質(zhì) 量 為 84.89%,而 PE 基礎(chǔ)油的剩余質(zhì)量為 90.46%,說(shuō)明 了PE基礎(chǔ)油的熱安定性優(yōu)于PAO基礎(chǔ)油。在200 ℃和150 ℃的溫度下分別用氧化腐蝕試 驗(yàn)(GJB563方法)和旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)(SH/T0193方法) 對(duì)比評(píng)價(jià)了 PE 基礎(chǔ)油和 PAO 基礎(chǔ)油的氧化安定性,結(jié)果見表2。
氧化腐蝕試驗(yàn)后 40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度變化率越大, 基礎(chǔ)油的氧化安定性越差;旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)的時(shí)間越 長(zhǎng),基礎(chǔ)油的氧化安定性越好。從表2的試驗(yàn)結(jié)果中可以看到,PE基礎(chǔ)油的氧 化安定性稍遜于 PAO 基礎(chǔ)油。壓力差示掃描量熱 試驗(yàn)(PDSC)結(jié)果也得出了相同的結(jié)論,見圖4。
從圖 4 的壓力差示掃描量熱試驗(yàn)(PDSC)對(duì)比 中可以看到,PE 基礎(chǔ)油的起始氧化溫度(IOT)為 193.9 ℃ ,PAO 基 礎(chǔ) 油 的 起 始 氧 化 溫 度(IOT)為 201.8 ℃,PE 基礎(chǔ)油的氧化安定性略低于 PAO 基 礎(chǔ)油。
1.4 摩擦學(xué)特性
摩擦學(xué)特性可以反映潤(rùn)滑油的抗磨損,潤(rùn)滑和 極壓性能,用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和SRV摩擦磨損 試驗(yàn)機(jī)對(duì)PE基礎(chǔ)油和PAO基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)特性進(jìn) 行了對(duì)比評(píng)價(jià)。表 3是用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì) PE基礎(chǔ)油和 PAO基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)特性對(duì)比評(píng)價(jià)結(jié)果。
從表3的四球試驗(yàn)結(jié)果中可以看到,PE基礎(chǔ)油 的最大無(wú)卡咬負(fù)荷(潤(rùn)滑性能)略優(yōu)于 PAO 基礎(chǔ) 油,磨跡直徑(抗磨損性能)略遜于PAO基礎(chǔ)油。
圖 5是用 SRV摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì) PE基礎(chǔ)油和 PAO基礎(chǔ)油的摩擦因數(shù)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)的結(jié)果。
從圖5的摩擦因數(shù)對(duì)比結(jié)果中可以看到,PE基 礎(chǔ)油和PAO基礎(chǔ)油的摩擦因數(shù)幾乎一致。通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑性能,抗磨損性能和摩擦因數(shù)的對(duì) 比評(píng)價(jià),可以認(rèn)為 PE 基礎(chǔ)油和 PAO 基礎(chǔ)油的摩擦 學(xué)特性相當(dāng)。
綜上所述,PE 基礎(chǔ)油的理化性能,黏溫特性, 熱安定性和摩擦學(xué)特性與 PAO 基礎(chǔ)油相當(dāng)或略 優(yōu),氧化安定性微遜于PAO基礎(chǔ)油。
2 聚乙烯基礎(chǔ)油的應(yīng)用
用 PE 基礎(chǔ)油調(diào)配了 CKD 320 號(hào)工業(yè)齒輪油 (簡(jiǎn)稱 PE 齒輪油),并參照《工業(yè)閉式齒輪油》:GB 5903—2011 標(biāo)準(zhǔn),對(duì) PE 齒輪油的性能進(jìn)行了全面 的評(píng)價(jià),并與進(jìn)口PAO調(diào)配的CKD 320號(hào)工業(yè)齒輪 油(簡(jiǎn)稱PAO齒輪油)進(jìn)行對(duì)比,見表4(見下頁(yè))。
從表 4 中可以看到,用 PE 基礎(chǔ)油調(diào)配的 CKD 320號(hào)工業(yè)齒輪油的性能滿足《工業(yè)閉式齒輪油》:GB 5903—2011標(biāo)準(zhǔn)的要求,且與進(jìn)口 PAO調(diào)配的 CKD 320號(hào)工業(yè)齒輪油的性能相當(dāng)。
3 結(jié)束語(yǔ)
(1)評(píng)價(jià)表明,PE 基礎(chǔ)油的理化性能,黏溫特 性,熱安定性和摩擦學(xué)特性與進(jìn)口 PAO 基礎(chǔ)油相 當(dāng)或略優(yōu),氧化安定性微遜于PAO基礎(chǔ)油。
(2)應(yīng)用表明,用 PE 基礎(chǔ)油調(diào)配的 CKD 320 號(hào)工業(yè)齒輪油的性能滿足《工業(yè)閉式齒輪油》:GB 5903—2011 標(biāo)準(zhǔn)的要求,并且與進(jìn)口 PAO 調(diào)配的 CKD 320號(hào)工業(yè)齒輪油的性能相當(dāng)。
(3)在一定程度上用 PE 基礎(chǔ)油替代進(jìn)口 PAO 基礎(chǔ)油是可行性的,PE基礎(chǔ)油因原料易得,成本較 低,具有良好的性價(jià)比和市場(chǎng)前景。
摘自:
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