聚α-烯烃润滑基础油热氧化安定性试验研究

文章利用薄层油膜氧化试验与红外光谱分析联用技术模拟试验研究了聚α-烯烃润滑基础油的热氧化安定性能,通过试验研究,得到了油样氧化后沉积物含量、油样质量损失和红外面积比CSI随氧化时间变化的关系,对了解润滑油的氧化稳定性和氧化降解机理具有十分重要的意义。

聚α-烯烃润滑基础油热氧化动力学试验研究

采用差示扫描量热法(DSC)对聚α-烯烃润滑基础油样进行了动态和静态氧化试验,得到了油样的起始氧化温度(IOT)为221.4℃,以及油样氧化温度为180℃和200℃时的氧化诱导时间(OIT),分别为35.5min和6.3min,以此对油样的热氧化安定性能进行了评定.同时利用DSC动态以及静态氧化试验得到的IOT和OIT,并通过油样氧化动力学方程以及氧化速率与氧化诱导时间的关系,对聚α-烯烃润滑基础油样的热氧化动力学进行了分析,其氧化活化能可达到118.0kJ·mol-1左右.

聚α-烯烃润滑基础油高温氧化条件下的抗泡性能研究

选择矿物类润滑油聚α-烯烃(PAO4)为研究对象,采用高温模拟氧化装置制备氧化油样,依次测定油样100℃运动黏度,并对试验油样的泡沫特性和空气释放值进行了测定。试验结果表明:PAO的黏度会随着氧化温度的逐渐升高出现先增大后减小的趋势,在240℃达到黏度的最大值;PAO的起泡倾向随着氧化温度的升高逐渐增大,且在一定范围纳内,与黏度值成正比,进而导致了抗泡性能变差;由于氧化生成较高表面活性的醇、酮类化合物以及不溶杂环化合物,形成了可溶及不溶的表面活性吸附层,导致了空气释放时间的增加,但空气释放性能整体较好。

聚α-烯烃合成基础油分子结构与性能关系研究进展

介绍了聚α-烯烃(PAO)合成基础油的分子结构组成与性能之间的关系,其中包括分子结构与黏度、黏度指数和低温流动性之间的关系。通过分析现有的PAO分子结构参数与其黏度、黏度指数和低温流动性之间的关系,梳理出影响黏度的主要分子结构参数是相对分子质量、支链数量、支链长度和分子的有效长度。分子结构中支链数量、支链长度和支链位置对黏度指数有着重要的影响;支链数量和支链长度对低温流动性能有着重要的影响;支链数量少且较长的PAO分子结构(类似于星型)是兼具好的黏温性能和低温流动性较为理想的结构。因此,从分子水平研究PAO分子结构与性能关系,提炼设计和制备高性能PAO基础油理想结构组分的新思路,为PAO基础油产品升级和新技术的开发提供理论支撑和科学指导。

聚α-烯烃全合成基础润滑油的研究进展

聚α-烯烃(PAO)是一类广泛应用的合成基础润滑油,具有相对较高的粘度指数、在低温下性能相对更优、热氧化安定性相对更好、低挥发性、剪切安定性好等优点。随着高尖端产业的迅猛发展,比如航空航天和新能源等,以及节约能源和保护环境的条件逐渐高提升,对高品质的商业润滑油的需求增加,原本III类油等的原料和生产过程本身所受到的限制,这些产品的性能很难满足在某些极端苛刻条件下的润滑情况。但PAO拥有更优的化学性能,例如:粘温性能、低温流动性、氧化安定性、抗辐射等性能等。从而可以延长换油周期、减少排放、降低发动机磨损、且在极端温度下的良好流动性等,受到了越来越多的关注和使用。本文综述了PAO的合成方法,包括AlCl_(3)催化剂、BF_(3)催化剂、离子液体、Ziegler-Natta催化剂和茂金属催化剂等技术路线。

改性生物炭作为聚α-烯烃添加剂的摩擦学性能研究

将在不同温度下热解的棉花秆粉末进行球磨处理与碱化改性后得到纳米生物炭材料,并采用拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征。将纳米生物炭粉末加入聚α-烯烃-6(PAO6)中制备纳米生物炭润滑油,通过粒度分析和自然沉降观测表征其分散稳定性,并考察其润湿性能和摩擦学性能。结果表明:改性处理能提高生物炭含氧官能团的数量从而提升纳米润滑油的润湿性;加入700℃处理的生物炭制成的质量分数0.2%的纳米润滑油性能最佳,与PAO6相比,摩擦因数下降21.2%,磨损量下降43.0%。基于生物炭纳米润滑油理化特性,结合磨损表面XPS分析与形貌分析,将NBC能够改善PAO6摩擦学特性归因于:NBC作为一种薄片状的类二维材料,其中还包括部分极小的颗粒状物质,使其同时发挥层间材料的剪切效应与颗粒材料的填补修复效应;此外,纳米生物炭的添加也可以通过提升润湿性改善局部细缝的摩擦特性,并促进含Fe_(3)O_(4)摩擦膜的形成。

煤基低黏度茂金属聚α-烯烃基础油性能对比研究

采用气相色谱(GC)、热重分析法(TGA)、加压差示扫描量热法(PDSC)、凝胶色谱法(GPC)、旋转氧弹法等表征方法分析煤基低黏度茂金属聚α-烯烃(mPAO)的性能,并与对比样长链α-烯烃合成PAO进行对比。结果表明:煤基mPAO的黏度指数最高达到了147,黏温性能优于对比样;倾点普遍比对比样低6℃,低温动力黏度和低温泵送黏度也都小于对比样,表明煤基mPAO具有更好的低温性能;两者闪点相当,都在310℃开始快速热降解,煤基mPAO具有更高的完全分解温度;长链α-烯烃合成PAO具有更低的挥发度和更短的氧化诱导期,化学稳定性优于煤基mPAO。

聚α-烯烃航空润滑油基础油高温氧化衰变机理研究

借助高温高压反应釜,模拟聚α-烯烃(PAO)航空润滑油基础油在发动机内的高温工况,对反应油样的黏度和结构组成进行测试与分析。结果表明:工作温度≤200℃,PAO的性能和黏度并没有发生较大的变化;但在300℃的极高温度时,黏度从原来的17.940 mm2/s下降到8.279 mm2/s,降幅高达53.9%;结合GC/MS分析,300℃油样中检测到分子量相对较小的正构烷烃、异构烷烃和烯烃,其相对含量高达22.11%。这些信息揭示了高温主要促使PAO发生链裂解和脱氢的热化学反应。该研究成果为PAO的热氧化安定性和衰变机理研究提供重要理论支撑。

合成润滑油基础油茂金属聚-α烯烃合成研究进展

介绍了茂金属聚α-烯烃(mPAO)的性能和优点,重点评述了mPAO的合成催化剂和合成工艺的研究进展。讨论了以茂金属为催化剂,甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂合成mPAO的工艺中尚存的问题,并认为降低MAO用量,研发出具有较高催化活性的茂金属催化剂和工艺是今后mPAO的研究向之一。

聚α-烯烃航空润滑基础油超高温产物结构组分分析

以聚α-烯烃航空润滑基础油(PAO)为原料,借助高温高压反应釜装置研究了超高温(350℃和400℃)作用对PAO性能的影响,并利用气相色谱/质谱联用(GC/MS)技术从分子水平上分析了反应产物的结构组分差异.结果表明:聚α-烯烃在超高温作用下发生深度热裂解,尤其在400℃作用下几乎完全裂解.裂解产物经GC/MS分析,共检测出178种化合物,包括19种正构烷烃(NAs)、43种异构烷烃(IPs)、56种烯烃(OFs)、17种环烷烃(CAs)、15种芳烃(AHs)、4种含杂原子化合物(HCCs)及24种α-烯烃的聚合体(PMs).350℃和400℃下裂解生成的小分子化合物的相对含量分别达到37.236%和65.160%,这些小分子化合物的大量产生是导致油品粘度变稀的主要原因,然而环烷烃、芳烃及杂原子化合物等含生色/助色基团化合物则是油品颜色加深的主要因素之一.

1-C_(12)烯烃齐聚制备高性能润滑油基础油

采用Et3NHCl-AlCl3离子液体催化剂催化1-C12烯烃齐聚反应,考察了反应时间和温度对齐聚反应的影响。用色谱-质谱仪和红外光谱仪表征了产物的组成和结构,并按照石油和石油产品试验方法国家标准测定了产物的性能。结果表明,在反应时间为1~4h、温度为25~75℃的范围内,1-C12烯烃齐聚反应的产物主要是其三聚体、四聚体和五聚体,是具有长侧链的聚α-烯烃。该混合物具有高黏度(ν100为32.1~53.2mm2/s)、较高黏度指数(169~189)、低倾点(-33℃^-42℃)、适中相对分子质量(645~740)的特性,可作为高性能合成润滑油基础油。

BF_3/乙酸催化1-癸烯合成低黏度聚α-烯烃润滑油基础油

开展了BF_3/乙酸络合物催化1-癸烯合成低黏度聚α-烯烃润滑油基础油的实验研究,考察了反应温度、压力、时间、催化剂用量和催化剂回用工艺对反应产物组成和聚α-烯烃(PAO)产品性能的影响,结果表明:在反应温度为30℃、反应压力为0.2MPa、反应时间为2h、新鲜BF_3/乙酸络合物与1-癸烯的质量比为1∶100的条件下,1-癸烯转化率大于99.4%,PAO收率大于95.7%,产品的100℃运动黏度为4.33mm^2/s,黏度指数为134,倾点为–53℃;采用BF_3/乙酸络合物回用工艺可有效降低生产成本,减少污染排放,但回收络合物的催化活性有所下降,向催化体系补充部分新鲜络合物后,产物组成及PAO性能与采用新鲜络合物时基本一致。

聚α-烯烃和双酯类航空润滑基础油黏度/颜色衰变分析

采用高温高压反应釜装置模拟了聚α-烯烃(PAO)和己二酸二异辛酯(DIOA)航空润滑基础油高温工作环境,结合GC/MS技术分析了两种基础油及170,200℃和300℃反应油样的结构组成。在300℃时,PAO呈淡黄色,酸值(KOH)为0.493mg/g,黏度从原来的17.94mm2/s下降到8.279mm2/s,并检测出大量的小相对分子质量化合物,相对含量为22.713%;而DIOA呈褐色,酸值高达12.597mg/g,比原样增加了114倍,黏度降低22.3%。分析可知,PAO黏度严重衰减主要是由高温裂解引起的;而DIOA中的酮、醚、醇、酸等生色物质的生成是导致颜色加深和酸值增大的主要因素。

1-C_(14)烯烃齐聚制备高性能润滑油基础油

以离子液体Et3NHCl-AlCl3催化1-C14烯烃齐聚制备润滑油基础油(不同粘度级别的中粘度PAO),考察了反应温度和反应时间对齐聚反应的影响。结果表明,在25~75℃下反应1~4 h,由1-C14烯烃齐聚可制备高性能的润滑油基础油;齐聚物主要是由三聚、四聚、五聚体组成的混合物,粘度υ100℃=20.3~35.2 mm2/s,粘度指数153~183,倾点-26^-36℃,相对分子质量742~836。

聚α-烯烃航空润滑油基础油高温衰变中结构与性能的关系

借助高压釜装置模拟PAO基础油实际工况中的工作温度,结合GC/MS现代检测技术,从分子层面分析高温下PAO理化性能的衰退和其结构变化之间的关系。结果表明:PAO润滑油衰变的主要原因是高温引起的热裂解,但PAO润滑油在正常工作温度下的性能不会发生太大变化,严重衰变主要发生在230℃以上;高温作用下,PAO分子支链断裂,生成较多的小分子烃类物质,导致其黏度下降、倾点上升;但PAO的酸值变化较小,与GC/MS中仅检测到少量含氧化合物相对应;结构决定使用性能,得出带有支链合成烃PAO的热稳定性较其氧化安定性差。

BF_3催化1-癸烯制备聚α-烯烃合成润滑油基础油

低黏度聚α-烯烃(PAO)合成技术主要为国外所垄断,国内少有研究报道。为了解决这一技术问题,本文以1-癸烯为原料,在1L高压反应釜中进行聚合实验,考察反应压力、反应温度、引发剂、反应时间对转化率及聚合产物组成分布的影响,并以优化后的工艺条件在200L低黏度PAO中试试验装置上进行中试放大试验。结果表明,在反应压力为0.2MPa、反应温度为20℃、催化剂加入量为850g、引发剂加入量685m L(与1-癸烯质量比为0.5%)、反应时间2h的条件下,转化率大于95%,产品关键组分三聚体和四聚体含量大于80%,反应放热量约为6.3×104k J。以此条件获得的产品100℃运动黏度4.3mm2/s,黏度指数132,–40℃低温动力黏度2318mm2/s,倾点–60℃,与国外产品主要性能指标相当。

固载AlCl_3催化剂聚合α-烯烃制润滑油基础油

介绍新型α 烯烃聚合制润滑油基础油的AlCl3固载化催化剂。通过比较4种催化剂的催化活性发现,Al Cl3.NiSO4/γ Al2O3催化剂的催化效果相对好些,而且,催化剂经添加助剂、酸性组分等处理后,催化剂的各种性能均有显著增强。结果表明,此反应适宜的工艺条件为:温度160℃,压力2.0MPa,体积空速0.5h-1。

聚α-烯烃和酯类合成航空润滑基础油特性分析

合成航空润滑油基础油具有良好的润滑性能、黏温性能、高温安定性能、低温流动性能、抗氧化性能和挥发性。使用合成航空润滑基础油,能够有效满足航空发动机升级换代所带来的各种要求,因此得到广泛应用。简要介绍了目前使用最多的聚α-烯烃(PAO)和酯类油的结构与性能,对比了这两种润滑油品的性能特点,重点分析了两者的高温衰变机理。

聚α-烯烃航空润滑基础油颜色衰变结构组成分析

采用反应釜装置模拟聚α-烯烃(PAO)航空润滑基础油高温工况,借助无水甲醇、丙酮和乙酸乙酯对添加N-苯基-α-萘胺(T531)的PAO高温试验油样进行萃取,并结合FTIR和GC/MS技术分析其结构组成。结果表明,油品颜色随反应时间延长而加深,甲醇萃取物的颜色最深,丙酮和乙酸乙酯萃取物颜色较浅。在甲醇萃取物中,反应2h、100h和200h的油样胺类相对含量分别为45.783%、59.958%和75.473%,促使油品颜色剧烈改变;而在丙酮和乙酸乙酯萃取物中,主要检测到无色的α-烯烃单体或二聚体,表明分子链发生断裂。这些信息为探究PAO航空润滑基础油的颜色衰变机理提供重要理论支撑。

聚α-烯烃航空润滑油基础油黏度衰变机理分析

以聚α-烯烃(PAO)基础油、2,6-二叔丁基对甲酚(T501)和p,p’-二异辛基二苯胺(Tz516)混合油样为研究对象,运用高温高压反应釜装置,模拟航空发动机工作环境,测定不同温度反应后的运动黏度,借助GC/MS现代检测手段,根据检测到的产物分布,从分子水平推测PAO基础油的黏度衰变机理。结果表明,高温环境中,基础油主要发生了热裂解和热氧化等反应,其中分子链的断裂是最主要的反应,产生链长较短的正构烷烃、异构烷烃和烯烃,使分子间作用力减弱,进而降低油样的运动黏度。抗氧剂T501和Tz516的加入能够极大地延缓了基础油的黏度降解。