当前位置: 首页 > 工业润滑 > 行业新闻
粘度指数改进剂的种类和发展概况
2014-10-29 17:48:28  OLM周刊  OLM周刊  浏览次数:

摘要:对于润滑油来说,最重要的属性是黏度,那么什么是润滑油的黏度?什么是润滑油的黏度指数?黏度指数改进剂是什么?

 

对于润滑油来说,最重要的属性是黏度,那么什么是润滑油的黏度?什么是润滑油的黏度指数?黏度指数改进剂是什么?
润滑油的粘度(黏度)表征的是润滑油流体内部阻止油流动的力,粘度越大,则油本身阻止流动的阻力越大,对应于日常的概念是“较稠”,反之则较稀。黏度是选用润滑油的第一步,不能过大,也不宜过小,选用润滑油时,设备都要求一个合适的黏度
然而,润滑油的黏度并不是一成不变的,润滑油的黏度会随温度变化,就像食用油一样,温度降低,油会变稠甚至停止流动;温度升高,油的黏度降低变稀,流动性增加。因此我们希望润滑油的黏度在温度变化中能够保持相对稳定。因此就有了黏度指数(VI:viscosity index):黏度指数越低,则油的黏度比较容易受到温度影响。黏度指数高的润滑油,在温度变化中,黏度变化相对稳定,就是粘温性较好。不同的油类黏度指数不同,有些油类本身黏度指数较高,而有些油类黏度指数较低,因此黏度指数改进剂就发挥了作用。
黏度指数改进剂(VI improver)就是提高润滑油黏度指数的添加剂,有的地方也称为增黏剂。黏度指数改进剂是油溶性的链状高分子聚合物,对温度敏感,在低温时,聚合物的分子链处于收缩状态,高温时,分子链舒展开来。通过使用合适的黏度指数改进剂,润滑油的粘温特性可以得到改善。目前,黏度指数改进剂已经是使用最广泛的润滑油添加剂之一。
历史上,最早开始使用的黏度指数改进剂是聚异丁烯(polyisobutene),20世纪40年代开始使用。这一类添加剂的代表是Paratone N系列,最初是埃克森化学添加剂部门Paramins的产品,但是在1998年卖给了雪佛龙,后来Paramins和壳牌的添加剂分部合并,组成了Infineum添加剂公司。
20世纪50年代,Rohm和Haas发明了Acryloid牌聚合物,在北美上市,现在,这种添加剂更名为 Viscoplex,是Evonik Oil添加剂公司的产品,这类添加剂基于聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate简记为PMA),广泛用于发动机油和传动系统。PMA除了改进黏度指数,还可以进行改进,同时改善机油的清净分散性。
20世纪50、60年代面世的还有烯烃共聚物(Olefin copolymer简写为OCP)。OCP最初也是埃克森的Paramins 生产,德士古化学也生产这类添加剂,但是德士古在90年代被Ethyl公司(现在的雅富顿化学:Afton Chemical)收购,属于雅富顿HiTec品牌系列的产品。
OCP是使用最广的黏度指数改进剂,目前有多家公司生产,主要的供应商有路博润(Lubrizol), Infineum, Oronite, 三井化学(Mitsui Chemicals),还有狮子化学(Lion Copolymer)。OCP性价比不错,80年代中期,OCP的生产工艺进行了改善,得到了嵌段共聚物(block copolymer)黏度指数改进剂,性能上比起传统的OCP进行了优化,高温下的增黏效果更好,同时低温下的性能也得到了改善。
20世纪70年代,壳牌化学研发了苯乙烯-异戊二烯共聚物(Styrene-isoprene polymer),属于Shellvis品牌系列,这种黏度指数改进剂的优点是剪切稳定性好(黏度指数改进剂的分子不易被剪断),低温性能佳,也得到了广泛使用,尤其是汽车发动机油的黏度指数改进剂。
黏度指数改进剂虽然可以提高油的黏度指数,优化油的粘温特性,但是却可能因为机械或者高温的剪切,造成分子链被切断,导致增黏的效果降低。例如,有的润滑油出现黏度突然降低的情况,可能的原因之一就是黏度指数改进剂因为剪切而失效。黏度指数改进剂的剪切损失程度有差别,不同的黏度指数改进剂分子结构、分子大小有差别,抗剪切的能力有所差异,有的剪切稳定性较好,有的较差,在剪切中失效明显。一般情况下,大分子的黏度指数改进剂比较容易因剪切而失效,小分子的剪切失效程度较小,但是小分子的增黏效率不如大分子。
目前的添加剂市场竞争激烈,发展得很繁荣,烯烃共聚物(Olefin copolymer)仍然是市场上的主流黏度指数改进剂,各大添加剂公司都积极研发新的添加剂,寻求更好的黏度指数改进剂,但是各大厂都不愿详细透露自己的研发进展。雪佛龙旗下的Oronite在积极研发新型的黏度指数改进剂,2008年,路博润(Lubrizol)研发了全新的星形PMA黏度指数改进剂,称为Asteric,具有很高的黏度指数改进作用,能起到省油作用。这类添加剂除了用于汽车发动机油,还可以用于自动变速箱油(ATF)和后桥齿轮油,可以改进油的粘温特性,一定程度上起到节油节能的效果。
德国的Evonik也研发了新型的PMA专利添加剂,结构上不同于星形PMA,也可以用于汽车发动机油和ATF油,改进油的粘温特性,一定程度上起到节油节能的效果。
未来机油的发展趋势对添加剂有着直接影响,机油的性能要求决定着添加剂的研发方向。未来的机油向着节能方向发展,新发布的机油性能标准都很强调节油、减排。这就要求机油本身可以一定程度上帮助节油,但同时还应保持足够的抗磨、保护发动机的功能,好的黏度指数添加剂能优化机油的粘温特性、增黏效果好,并保证良好的低温性能,使机油可以适应较大的温度变化范围,剪切稳定性好,最好能与多种基础油和添加剂良好配伍。既要满足良好的剪切稳定性,又要满足节油的效果,要同时满足这两点,黏度指数改进剂的可选余地就少了。
黏度指数改进剂也可以用于齿轮油(工业齿轮、车用齿轮),拥有良好剪切稳定性的黏度指数改进剂可以提高齿轮油的粘温性,让齿轮油适合更大的温度变化范围,一定程度上节能。路博润和Evonik都在开发低分子量、多支链的黏度指数改进剂,这类添加剂的剪切稳定性有望得到较大改善,节能效率更高,帮助润滑点减磨、降温,既可以用于车用发动机油和车用齿轮油调配多级油,也可以用于工业齿轮油。转载前请联系sarah.zhang@olmzhoukan.com,未经许可请勿自行转载,如果您有自己的看法和观点,或者给我们投稿,请联系