近年来,全球润滑油市场的发展比较平缓,总体需求基本上没有明显增加。但是在这样的背景下,合成油所占的市场份额逐渐增加,而合成油的一种——酯类油(合成酯)的需求也呈现出逐渐上升的趋势,未来几年内,酯类油的预期年平均增长率为6%。如果把全球的润滑油用量分成不同种类的润滑油,那么酯类油在其中所占的比例在逐渐增加。
这是Chris Donaghy在2013年ICIS泛美州基础油和润滑油大会上的讲话,Donaghy是Croda润滑油和油品添加剂公司的销售经理。他对合成酯主要的市场需求点、合成酯的化学性质以及未来的市场机遇进行了分析。
在4000多年前,人类使用的润滑油几乎都是酯类油,分子结构中含有酯基的天然物质——动植物油脂数千年前就被人们用作润滑材料,用于润滑马车和战车的车轴,例如动物脂肪(甘油三酯)。但是,18世纪工业革命后,由于天然油脂的性能不能满足现代机械的润滑要求,人类开始寻求其它油类作为润滑油。1859年,第一口石油油井在美国宾夕法尼亚州诞生,石油工业的崛起给人类带来了矿物型润滑油——使用精制后的石油馏分制作的润滑油。石油基润滑油开始普及,动植物油脂的使用锐减。
合成酯属于酯类油,它们通过人工化学合成,不属于天然酯类油。20世纪30年代后期,德国化学家就已经研制出了合成酯。天然油脂抗氧化性差,使用寿命短,高温容易变质,并且低温性能差。相比之下,合成酯润滑效果好、耐高温、低温流动性好。
第二次世界大战中,由于矿物润滑油低温性能差,使得德国的坦克、飞机在冬季无法启动,因此推动了合成油的研发,其中就包括合成酯。20世纪下半叶,喷气式飞机时代来临,由于石油基润滑油(矿物润滑油)不能满足喷气式飞机的运行工况,因此推动人类寻求更好的润滑油。而半个世纪以来,除了喷气式飞机,机械技术的发展也逐渐推高了对润滑油的性能要求,因此也推动了润滑油技术的发展,无论是矿物润滑油、合成润滑油,还有润滑油添加剂方面,都有了较大的技术发展。
从全球范围来看,目前矿物润滑油依然很受欢迎,市面上使用的润滑油品91%是矿物油(这里的矿物油,包括API-I类油、II类油和III类油制成的基础油,III类油在市场上经常被标为合成油)。相比之下,合成油的市场份额很小,只有4%左右。由于合成油还包括多种品种,因此我们还可以把这4%进一步细分。其中42%是PAO(聚α烯烃),32%是合成酯,PAG大约占了13%,剩下的是其它合成油,包括磷酸酯、硅油等更为罕见的合成油。
在ICIS的研讨会上,Donaghy还进一步分析了合成油的市场需求点。他说,全球用掉的合成油中,48%用于车用润滑油,13%用于航空润滑油,压缩机油占了6%,剩下的33%用于其它领域,包括液压油、齿轮油、轴承润滑油、金属加工液等等。其中,合成油在车用油领域用量最多,需求也最强劲。
Croda还对酯类油的市场需求专门进行了分析。据估计,全球酯类油的需求量大约为10万吨/年,其中,冷冻机油对合成酯的用量最大,21%的合成酯用于冷冻机油,20%的合成酯用于航空润滑油,例如飞机发动机油。不过,航空润滑油的市场差不多已经饱和,该用上酯类油的地方都已经用了。相比之下,冷冻油市场比较有潜力。在未来10年内,发达国家将推广对臭氧层没有破坏作用的制冷剂,发展中国家由于改善居住环境,会增加空调的装机量,这些都会拉动合成酯的使用量。
从区域来看,欧洲和北美是合成酯最大的两个市场,全球70%的合成酯用到了这两个地方。但是,这种区域性的倾斜正在改变,过去的10年里,许多合成酯厂家在发展中国家建厂,拓展合成酯的市场,尤其是亚洲和拉丁美洲。在过去,合成酯的发展是区域性的,现在,许多合成酯厂家开始走国际化路线,合成酯的生产也在全球扩散开来。比如Croda,一直以来是一家欧洲本土企业,现在也拓展到了北美和亚洲。类似的企业还有Oleon,已经进入了亚洲市场,德国的巴斯夫也在巴西建厂。
接下来,Donaghy对合成酯的化学性质进行了简述。他指出:“合成酯品种非常多,适合的用途也有差别。合成酯是使用醇和脂肪酸,在一定的温度和压力条件进行酯化反应产生的。生产酯类油所使用的醇和脂肪酸有许多不同种类,此外,合成过程中温度和压力等条件的差异,可以改变合成酯的分子结构,最终影响合成酯的性能和种类。”
“我们可以用天然材料来合成酯类油,也可以用石油产品来合成。有的合成酯是饱和的,有的不饱和。我们还可以根据需要来调整合成酯的粘度指数、倾点、水解安定性、生物稳定性等性能——在合成过程中,通过调整分子结构,生产出不同的合成酯。总体来说,合成酯可以分为四大类:
• 单酯:是最简单的酯类油,使用一元醇和一元脂肪酸合成。在100℃温度下,单酯的运动粘度大约为1.0~5.5厘斯。单酯油一般不用做润滑油基础油,大多用于金属加工液,改善金属加工液的性能。单酯油也可以用作生物柴油。
• 双酯:双酯由一元醇和二元脂肪酸合成,100℃时的运动粘度高于单酯,大约在2.5~18.0厘斯。双酯可用作润滑油的基础油,一般与其它种类的基础油配合使用,生产润滑油,例如传动油、工业齿轮油。
• 聚酯油(POE):聚酯油由多元醇和一元脂肪酸合成,在酯类油中,聚酯油最耐高温,主要用于压缩机油(包括冷冻机油)、航空发动机油。100℃时的运动粘度在3.0~18.0厘斯之间。
• 复酯(Complex ester):复酯的粘度很高,在100℃时,复酯的运动粘度在6.0~2000厘斯,因此大部分复酯油很粘稠,已经接近聚合物。复酯是由多种单酯结合的产物,主要用于金属加工,还用做润滑油添加剂,改善润滑油的粘度指数和润滑性。
由于酯类油类别多,性能各异,因此润滑油厂家可以根据使用场合对润滑油性能的要求,来选择合适的酯类油,对润滑油的性能进行改善。例如,如果需要提高润滑油的极性和润滑性、降低油的蒸发损失率、减少油泥和沉积物、改善油的低温流动性,调整润滑油的生物降解性、电阻率——针对不同的性能要求,我们都可以找到适合的酯类油来实现。
Donaghy说:“Croda的酯类油产品有200多款,性能特点各异,其中一些来自于可再生材料和石油产品。在生产过程中,后期的工艺很重要,需要精准的控制,合成出来的酯类油性质才稳定,尤其是抗水解性能方面,后期的精准控制才能提高酯类油的抗水解性能。
油品的价格也是一个重要因素,酯类油的价格确实比一般的矿物基础油高得多。Donaghy表示,鉴于酯类油的成本高。因此只有必要的情况才会使用,例如工况要求高、要求环保、健康等,或者添加在其它润滑油里,对油品的性能进行改善。从这些方面来说,酯类油的价格虽然高,但是仍然有市场潜力,主要体现在两个方面:
首先是润滑油的性能要求在提高,包括发动机油、链条油、抗燃油、食品级润滑油、压缩机油、液压油、齿轮油等等,还有润滑脂——设备和用户对润滑油的性能要求都在不断提高。润滑技术上的提高要求我们使用更好的基础油,或者对润滑油的性质进行改善。
第二点是环保因素,现在各国的环保意识都在增加。酯类油的优点包括节能、减排、可生物降解、可再生、原材料的来源可持续,有些产品对环境无毒害。
当然了,如果酯类油只是环保,那么很难说服客户购买,因为酯类油的价格很贵。因此,对客户展示酯类油的优势时,绿色环保不是我们强调的首要方面。
那么,在销售合成酯时,什么因素是最关键的?Donaghy表示,根据用户的需求选择合适的酯类油很重要。“目前,市场上的酯类油大约有上万种,它们的成分各异,性能也不尽相同。因此,首先要让你的客户明白你有哪些合成酯,客户的需求是什么,然后给他们找到适合的产品。一定要了解客户的需求,能给客户解释清楚,他们为什么应该使用合成酯,否则很难说服客户,因为合成酯价格贵,你必须让他们觉得物有所值。”