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工业润滑油酯类油的性能

2020-11-26 17:17:30

⑴黏度和黏温性
  酯类油的黏温特性良好,黏度指数较高。加长酯分子的主链,黏度增大,黏度指数 增高。主链长度相同时,带侧链的黏度较大,黏度指数较低;带芳基侧链的,黏度指数更低。
  双酯的黏度较小,但黏度指数较高,一般都超过120,高的可达180。多元醇酯的黏度 较双酯大,黏度指数低于双酯,但高于同黏度的矿物油。复酯的黏度高,但倾点低,黏度指 数高,一般用作调合组分,提高油品的黏度。
  (2)低温性能
  双酯中带支链的,通常具有较低的凝点,常用癸二酸酯和壬二酸酯的凝点均为-60^以 下。同一类型的酯,随着相对分子质量的增加而低温黏度增加。如果酯化不完全,部分羟基 的存在,会使酯的低温黏度明显增加。
  影响酯类油低温性能的因素有酯的类型、相对分子质量和酯的结构等。一般说新戊基多 元醇酯的低温性较二元酸酯的差,相对分子质量大的酯较相对分子质量小的差,结构对称的 酯较结构不对称的差。图1 -2 -3、图1 -2 -4分别列出了三羟甲基丙烷酯和季戊四醇醋相 对分子质量对低温性能的影响。
  在相同相对分子质量下,结构不对称酯的低温性能远优于结构对称酯。如甲基环己醇的 对称双酯,凝点在〇丈以上,而非对称的双酯(间甲基环己基、2-乙基己基)癸二醇酯和己 二酸酯的凝点都达到-65<C。故工业上常采用多组份酸与多元醇混合酯化,而不采用单组分 原料酯化后再混合。 图1-2-3三羟甲基丙烷酯-40丈黏度图1-2-4季戊四醇酯-401;黏度与与相对分子质量关系相对分子质量关系在酯的主链结构上引人支链可降低酯的凝点。因此在酯类油的生产中常采用拜构醇或异 构酸生产基础油。表1-2-17为支链二元酸酯的性能。相同相对分子质量、相同链长的双 酯,支链离竣基越远,低温性能越好。除支链位置外,支链类型对酯的低温性影响也有差 异。当相对分子质量相同、主链链长相等时,一个乙基支链较两个甲基支链更能降低酯的凝 点。表1 -2 -18列出了部分新戊基多元醇酯的低温性能数据。
  (3)耐高温性
  润滑油的闪点、蒸发度和热分解温度等影响油品在使用中的油耗、使用寿命和使用安全 性,与其分子组成有关。同一类型的酯,随着相对分子质量的增加,闪点升髙,蒸发度降 低。具有良好的髙低温性能和热氧化安定性。闪点和自燃点比同黏度矿物油髙出40T左右, 使用温度比矿物油高出50丈。挥发度低,耗油量少,仅为矿物油耗油量的1/8。
  润滑油的蒸发性与油品在使用过程中的油耗、使用寿命、使用安全性有关。酯类油的蒸 发损失远比相同黏度矿物油的小,但酯类油常在比矿物油更髙的温度下工作。与矿物油相 似,醋类油的蒸发性随相对分子质量的增加而减少。酯类型对酯的蒸发性也有较大的影响。 -般说来,新戊基多元醇靡的蒸发损失比二元酸酯的低20% ~ 30%。表1 - 2 - 19为部分新 戊基多元醇酿的蒸发性能。
  酯结构中引入支链能使酯的蒸发性能变坏。如直链酸季戊四醇酯与含支链酸的工业级季 戊四醇醋(含双季醇12% )的蒸发性能比较后可看出,虽然后者的相对分子质量和黏度都比 前者的大,但后者的蒸发性却远大于前者的。
  矿物油的热分解温度一般在260 ~340尤之间,双酯的热分解温度为283丈,比同黏度 的矿物油要高出许多。多元醇醋的热分解温度都在310<C以上。酯类油的热安定性与酯的 结构有很大关系,酯的结构不同,在髙温下热分解的机理不同。酯类油热分解反应是顺 式立体定向单分子反应,二元酸酯的热分解反应机理一般是经过环状分子内转移状态的 热分解。新戊基多元醇酿由烃基取代了醇基键碳原子的氢,分解时不经过环状分子内转 移状态,而是分解成为自由基的基团,.经过基团的中间体而生成羧酸和烯烃。新戊基多 元醇酯热分解生成自由基所需活化能为280. 52kJ/(g ? mol),新戊基对酯基提供了良好的 空间屏蔽作用,因而被称为阻化酯。由烷基取代醇基中iS碳原子上的氢后,成为阻化酯, 例如新戊基多元醇酯,其热分解温度不再经过环状分子内转移状态,而是按自由基机理 进行分解,这需要更大的活化能。因而新戊基多元醇酯一类阻化酯的热安定性要比双酯 通常要高50丈左右。如果酸分子结构中a -碳原子上的氢也被烷基取代,这种结构的酯 称为全姐化酯。
  在酯的结构中,除了醇基部分的)8_碳原子上的氢之外,醇塞部分的相对分子质量和分 子结构对酯的热安定性也有影响。随着醇基烷基链的增长,酯的热安定性增加。当相对分子 质量相同时,酯的分解速度为叔>仲>伯,即叔醇酿的热安定性最差。
  (4) 氧化稳定性^
  醋类油作为高温润滑材料,常处于髙窗及与空气和热金属表面接触的强氧化条件下工 作。因此,酯类油的氧化安定性是其重要性能之一。新戊基多元醇酯的氧化稳定性要优于双 酯。实际使用时仍需添加抗氧抗腐蚀添加剂。过氧化基对酯结构中氢的攻击有一定的选择 性,倾向于吸收分解能最低的C-H键中的氢。因此,C-H键易氧化的程度为叔键> 仲键>
  伯键。
  酯类油的优点之一是抗氧能力强,但也因其结构的不同而异。矿物油中大量使用的屏蔽 酚和二焼基二硫代磷酸锌等抗氧剂,在油温高于150弋时抗氧效果和热稳定性较差,易生成 沉淀物并产生灰分,因而不适用于酯类油。
  (5)抗水性
  酯类油的水解安定性比矿物润滑油差。与矿物油相比,酯的吸湿性要大得多。矿物油的 饱和吸水量为0.005% ~ 0.01%,而在2(TC、72h条件下,新戊基多元醇酯为0.45% ~ 0? 5%,癸二酸二辛酯为 0. 18% ~0. 20%酯在酸、碱、酶等作用下可发生水解反应。酯的水解安定性取决于酯的性质和纯度,其 水解速度与酯中含水量无关,而与酯-水界面的面积有关。因此,酯在静态中混合入水分对 其水解不会有多大影响。酯类油中加人含磷、氯添加剂会使水解安定性变坏,而加人胺型添 加剂则会抑制酯的水解。
  ⑹润滑性
  由于酯分子中的酯基具有极性,酯分子易吸附在摩擦表面上形成界油膜,因而酯类油的 润滑性一般优于同黏度的矿油。酯类油是具有极性与金属表面形成的油膜强度高,因而摩擦 系数低,具有良好的润滑性能。
  

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