油溶性聚醚作为辅助基础油和功能性助剂的应用研究

传统聚醚(PAG)由于具有许多优于烃类油的独特性能,数十年来已广泛用于润滑油行业。但其与烃类油的不兼容性,成为制约其应用拓展的主要瓶颈。近年来陶氏公司开发了一类新型的油溶性聚醚(UCON^(TM) OSP),这类独特的聚合物与APIⅠ至Ⅴ类的大部分基础油均有良好的溶解性,因此可以作为辅助基础油或者功能性助剂使用,从而为配方设计师提供了一种额外的选择来提升配方性能,例如沉积物控制、空气释放性、水解安定性,以及与极压、抗磨和防锈剂协同增效等。文章对油溶性聚醚作为辅助基础油和功能性助剂的应用研究进行了回顾和介绍,并对其机理进行了初步的探讨和分析,也对部分使用案例及实际效果进行了分享。

油溶性聚醚对涡轮机油的抗漆膜性能的影响

随着汽轮机和透平机械等设备的发展,涡轮机油的运行工况变得更加苛刻,油品容易发生异常氧化,并出现漆膜问题。油溶性聚醚分子具有极性,理论上对漆膜等极性氧化产物具有溶解性。为探究用油溶性聚醚改善涡轮机油漆膜问题的可行性,采用高温烘箱氧化、Dry-TOST模拟氧化、油品性能分析和橡胶相容性实验等方法,评价油溶性聚醚对涡轮机油漆膜倾向指数、油泥生成量及关键理化性能的影响,以及与密封材料间的相容性。结果表明:油溶性聚醚具有减少涡轮机油油泥生成量,降低漆膜倾向指数的作用;油溶性聚醚对涡轮机油的旋转氧弹、空气释放性、橡胶相容性具有一定不良影响,但添加一定比例油溶性聚醚的涡轮机油样品的理化性能满足技术指标要求,并可通过橡胶相容性实验。将油溶性聚醚作为涡轮机油的组分以提升其抗漆膜沉积性能的技术具有一定工业推广价值。

含油溶性聚醚的汽轮机油性能研究

将油溶性聚醚(OSP)作为汽轮机油基础油组分,考察了油品的抗氧化性、清净性、油泥生成趋势和抗乳化性能。研究结果表明:OSP具有很好的油溶性和独特的醚链结构,将OSP作为汽轮机油基础油组分是改善汽轮机油性能的有效途径;随着基础油中OSP含量的增加,新汽轮机油的黏度等级没有发生改变,而黏度指数增加,倾点降低,其它指标没有明显变化;OSP与复合剂F-2的互配性较好,加入OSP的油品具有很好的抗氧化性、清净性、抑制油泥生成性能和抗乳化性。

油溶性聚醚的制备及其抗氧化性能考察

以氢氧化钾作为催化剂,环氧丙烷与环氧丁烷共聚制备了分别符合黏度级别OSP-18,OSP-46,OSP-150要求的油溶性聚醚,并通过红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对其进行表征。利用旋转氧弹测试方法考察了油溶性聚醚的抗氧化性能,结果表明油溶性聚醚本身的抗氧化性能较差。通过考察不同抗氧剂与油溶性聚醚的互配性,开发了α-苯胺与氨基甲酸酯组成的复合抗氧剂,该复合抗氧剂与油溶性聚醚有较好的互配性,可使油溶性聚醚的旋转氧弹时间达到1 200min,复合抗氧剂可使油溶性聚醚在不同配方体系中得到应用。

碱催化制备油溶性聚醚

介绍了碱催化的制备油溶性聚醚的方法,并通过在线红外的检测手段了解反应的整个过程,进而通过核磁(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对油溶性聚醚的结构进行鉴定。并测试了油溶性聚醚在其他基础油中的溶解性大小,取得了较好的结果。

聚醚润滑基础油(PAG)的实验室研究

以环氧化合物为原料,单元醇为起始剂,碱金属作为催化剂聚合制得油溶性聚醚润滑基础油。考察了不同碱金属催化剂、催化剂浓度、聚合温度等条件对聚醚合成润滑基础油收率的影响。通过实验得出最佳催化剂为氢氧化钾,反应温度为130℃,催化剂用量为0.6%。并通过凝胶渗透色谱(GPC)、红外光谱(IR)和质谱(MS)对其进行表征。结果表明KOH催化剂在催化目标相对分子质量较大的聚醚时产物收率较低,并确定了聚醚结构的存在,验证了环氧化合物制备油溶性聚醚的可行性。

重负荷特种车辆齿轮油的研制

针对车辆齿轮传动机构日益苛刻的工况特点,采用聚内烯烃(PIO)与油溶性聚醚复合作为基础油,加入经复合的添加剂,研制出一种重负荷特种车辆齿轮油。经过理化分析和实际应用表明,研制油不仅具有良好热氧化安定性、粘温性能,极佳的抗磨性和耐承载性,以及突出的防锈抗蚀性,而且能很好地满足特种车辆齿轮系统在极端工况下的使用要求。

一种以废轮胎热解油为燃料的专用发动机油研制

针对以废轮胎热解油掺燃为燃料的发动机燃烧特性,提出研制一种专用发动机油。研制油采用蓖麻基癸二酸二辛酯与油溶性聚醚的复合作为基础油,不仅环境友好而且具有生物降解性;有针对性地选用多种功能添加剂。从不同添加剂配方研制的发动机油中筛选出最优方案。经理化性能分析及模拟试验可知,所研制的发动机油能够满足以废轮胎热解油掺燃为燃料发动机的使用性能要求。

半合成抗结焦型燃气/蒸汽涡轮机油的研制

随着运行条件的日渐苛刻,燃气/蒸汽涡轮机油在轴瓦上的结焦有增加的趋势。为了解决燃气/蒸汽涡轮机油的结焦问题,对抗结焦型燃气/蒸汽涡轮机油进行了研制。通过对加氢基础油及油溶性聚醚的性能进行分析,用旋转氧弹试验对复合抗氧剂进行考察,研制了一款VG46黏度等级的半合成抗结焦型燃气/蒸汽涡轮机油。半合成抗结焦型燃气/蒸汽涡轮机油由半合成基础油(加氢基础油+油溶性聚醚),1.7%的复合抗氧剂(0.2%高分子酚+1.5%二壬基二苯胺)和0.3%的硫代磷酸盐抗磨剂组成,其典型的理化数据为黏度指数130,闪点(开口)240℃,空气释放值(50℃)2.0 min,抗乳化性能(54℃)10 min,铜片腐蚀(100℃,3 h)1a,旋转氧弹试验1896 min。研制的半合成抗结焦型燃气/蒸汽涡轮机油的性能到达了拟定的技术指标,并且到达和/或超过了进口燃气/蒸汽涡轮机油的水平。结焦板模拟试验表明,研制的半合成抗结焦型燃气/蒸汽涡轮机油的抗结焦性能优于进口燃气/蒸汽涡轮机油。实际应用表明,研制的半合成抗结焦型燃气/蒸汽涡轮机油能够满足燃气/蒸汽涡轮机润滑和抗结焦的要求。(图6表4参考文献5)