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                合成潤滑基礎油的發展應用
                詳情
                20 世紀70 年代以后,隨著科學技術的進步,各種發動機及機械設備不斷發展,且面對著“環?!?、“節能”要求,設備對潤滑油的各項性能提出了更高的要求。利用傳統工藝制得的基礎油的各項性能已經滿足不了使用要求。因此,成本昂貴沒能發展的各種經“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 - 烯烴的合成與應用

                聚α-烯烴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,工作溫度范圍大,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、無刺激性。適宜于調制高低溫航空潤滑油,高粘度航空潤滑油,寒區及嚴寒區內燃機油,液壓油,齒輪油,自動傳動液,冷凍機油,數控機床用油,空氣壓縮機油,長壽命潤滑油,導熱油,高壓開關油,金屬加工液,變壓器油,絕緣油等。

                α-烯烴的制備方法較多,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公司首先實現熱裂解法的工業化生產。石蠟裂解法的反應機理比較復雜,但可以簡單看作是自由基反應。我國合成潤滑油生產廠家均用含蠟原料,經過熱裂解獲得α-烯烴。但到目前為止,質量不高、產量低、工藝技術落后,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系催化乙烯三聚制1-己烯工藝。目前國外基本上采用乙烯齊聚來制備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-烯烴齊聚催化體系的反應條件及其產品性能。

                酯類基礎油

                酯類航空潤滑油是除合成烴以外用量最多的合成航空潤滑油。具有良好的黏溫特性,能與礦物油及多數合成油混溶,加入抑制劑其氧化穩定性和熱穩定性優于礦物油,具有良好的潤滑性,可生物降解。酯類油主要用于燃氣渦輪發動機,同時由于其良好的性能,也被廣泛用作壓縮機油、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制得的,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、多元醇酯和復酯。其中雙酯的使用溫度范圍很寬,且其傾點較低、低溫性能和潤滑性能都很高,蒸發度較小,粘度指數較高??梢耘c礦物油以任意比例混溶,有生物降解性。具有代表性的雙酯有十二烷二酸的異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于表2。

                但雙酯的缺點是浸蝕某些塑料、橡膠和油漆,以及其加入礦物油中使用時,會與抗磨劑競爭金屬表面,從而使抗磨性能降低,因此必須加入與之匹配的抗磨劑。且隨著軍工技術的高速發展,雙酯類油品已經無法滿足需求。研制工作已經迅速地向性能優異的新戊基多元醇酯-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、粘溫性以及良好的蒸發性。因為龐大的新戊基對酯基提供了良好的空間屏蔽作用,使新戊基多元醇熱分解生成自由基所需的活化能上升至280kJ/mol,高于一般酯類的自由能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于普通雙酯,被稱為阻化酯。

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