潤滑油流變改進劑

來源：潤滑油與添加劑技術(shù)前沿

引言

添加劑在潤滑工程的悠久歷史中，潤滑劑添加劑的應(yīng)用相對較新。自1950年起，市場已開始使用潤滑劑添加劑，但潤滑劑添加劑化學研究仍不夠深入。為此，對添加劑分子科學的研究變得更為重要。添加劑分類市面上可以找到許多類型的潤滑劑添加劑，在大多數(shù)情況下，它們是根據(jù)其在潤滑系統(tǒng)中的主要作用出售的，例如抗磨或抗氧化劑以及摩擦改進劑。添加劑Z普遍的分類方法是以功能分類，即將“物質(zhì) 按其作用”分為三組：

摩擦改善劑，包括摩擦改進劑（FM）、抗磨劑（AW）、極壓添加劑（Extreme pressure additive，簡寫為EP）等，它們在潤滑油添加劑技術(shù)中處于中心地位，直接有助于改善潤滑劑的摩擦學性能。

流變改進劑（rheologyimproving additives），包括黏度改進劑（Viscosity modifier， 簡寫為VM）和降凝劑（Pour point depressant，簡寫為PPD）。它們主要是在流體動力條件下，通過改變液體的整體特性來改善潤滑性能，主要涉及基礎(chǔ)油的流動性。從功能上看，流變改進劑可以被歸類為混合潤滑和流體動力潤滑之間的“間接”摩擦改善劑，該類添加劑與基礎(chǔ)油關(guān)系密切。

性能保持劑（Maintainers）是指通過防止?jié)櫥到y(tǒng)中的物質(zhì)降解來幫助保持物質(zhì)（潤滑劑和機械 元件的材料）處于良好狀態(tài)的添加劑，它們主要作用為有助于延長潤滑系統(tǒng)的壽命，并且在某些情況下部分有助于提高潤滑性能。如抗氧化劑（Antioxidant，簡寫為AO）在防止?jié)櫥瑒├匣^程中起決定性作用；清凈劑和分散劑能夠減輕污染物對潤滑的不利影響；腐蝕抑制劑（包括防銹劑）能夠保護摩擦材料免受腐蝕；在機器運行過程中，氣泡可能會混入潤滑劑中，它們在接觸處引起潤滑劑不足并促進自氧化過程，抗泡劑可破壞氣泡；在大多數(shù)應(yīng)用中，水是普遍存在的污染物，它會降低潤滑劑的黏度，并引起潤滑劑和材料的老化，破乳劑有利于分離潤滑劑中的水。

除根據(jù)添加劑的功能進行分類外，還可以通過添加劑的作用點及其作用機理對其進行分類，如以作用點分類可分為界面劑和分散劑兩類，以作用機理分類可分為化學添加劑、物理添加劑兩類。以上分類彼此獨立，功能分類是通用標準，主要用于工程應(yīng)用和技術(shù)概述，作用點和作用機理分類側(cè)重于機理研究和通過分子設(shè)計開發(fā)新技術(shù)。各個潤滑劑添加劑的這些類別的交互特性見表。

黏度是基礎(chǔ)油的基本特性，對基礎(chǔ)油流動性起作用的流變改進劑在改善油品的潤滑性能方面有著不可替代的作用。本文將對流變改進劑進行詳細概述。

流變改進劑

 流變改進劑，包括VM和PPD，其中VM又曾被稱為黏度指數(shù)改進劑 (Viscosity index improvers， 簡 寫為VII)。VI是一項作為潤滑劑選用依據(jù)的技術(shù)指標，因VM是聚合物分子結(jié)構(gòu)，這種分子在較低的溫度下可以被壓縮，而在較高的溫度下會膨脹（見圖 ），而高溫下膨脹的大體積分子具有一定的流動阻力，從而表現(xiàn)出高黏度特性，通過加入VM可使?jié)櫥瑒┑倪m用溫度范圍更寬，高端VM的技術(shù)挑戰(zhàn)主要是添加劑的剪切穩(wěn)定性。

潤滑油凍結(jié)會導致潤滑失效，導致機器元件嚴重損壞；預(yù)加熱系統(tǒng)可以避免這個問題，但它會消耗相當多的時間和能量。加入了PPD的油品可適用于寒冷氣候下的機械設(shè)備潤滑。PPD是典型的支鏈烴類， PPD分子每個支鏈的烷基都能與油分子相互作用，從而可以保持分子周圍的自由體積，使局部結(jié)構(gòu)具有較好的流動性，阻止了基礎(chǔ)油分子的結(jié)晶，如圖所示。

總結(jié)

與基礎(chǔ)油分子相比，VM和PPD都是大分子聚合物，但VM和PPD的功能是不同的，VM的主要作用是在較高的溫度下抑制基礎(chǔ)油分子的流動性，從而增加黏度，而PPD是利用分子的支化結(jié)構(gòu)，使基 礎(chǔ)油分子在較低溫度下具有流動性。這兩種添加劑的作用都涉及物理效應(yīng)，除非分子分解，否則其所造成的基礎(chǔ)油流動性隨溫度的變化是可逆的。

摘自：潤滑油分子科學概述之一 -基礎(chǔ)油與流變改進劑，曹靜思 石嘯 李成，石油商技。