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合成酯类润滑油概述
2014-09-14 11:41:37
 

 

酯类油是有机酸和醇的酯化反应产物,酯类油的分子中都含有酯基官能团COOR′,自然界存在的动物脂肪或植物油多为饱和一元羧酯或不饱和一元羧酯与丙三醇生成的酯。在合成润滑剂中的酯类油可分为双酯、多元醇酯和复酯。

常用的双酯是以二元羧酸一元醇或以一元羧酸或二元醇反应制得的酯称为双酯,其化学结构通式为

R′-O-C-R-C-O- R′     R′-C-O-C-R-C-O-C-R′

  ||    ||           ||    ||

  O   O          O    O

   二元酸酯             二元醇酯

式中R、R′为不同碳数的烷基。

  常用的双酯有癸二酸、壬二酸、已二酸的2-乙基已酯等。

  多元醇酯是由多元醇与一元酸反应制得的,如三羟甲基丙烷酯和季戊四醇酯等。多元醇酯的热安定性比其它酯类要好。

复酯是由二元羧酸二元醇(或多元醇)酯化成长链分子,其端基再用一元醇或一元酸酯化而成。复酯的平均相对分子量一般为800-1500,其粘度比双酯和多元醇酯高,但其热安定性不如多元醇酯好。

1、酯类油的特性

1.1良好的粘温特性:酯类油的粘温特性良好,粘度指数较高。加长酯分子的主链,粘度增大,粘度指数增高。双脂中常用的癸二酸酯、壬二酸酯的粘度指数均在150以上。

1.2低温性能好:双酯中带支链醇的,通常具有较低点,常用的癸二酸酯和壬二酸酯的凝点均为-60℃以下。同一类型的酯,随相对分子量的增加及支链酸的引入,酯的低温粘度增加。

1.3良好的高温性能:同一类型的酯,随着相对分子量的增加,闪点升高,蒸发度降低。表1为一些常用作润滑剂的酯类的主要物理性质。

1.4氧化稳定性好:酯类油的特点之一是氧化稳定性好,但也因其结构的不同而异,实际使用时仍需加抗氧抗腐蚀添加剂。

1.5润滑性好: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边界油膜,因而酯类油的润滑性一般优于同粘度的矿油。有良好的抗磨损抗擦伤(积压)及摩擦特性。

1.6可生物降解:这是酯类油较之其它合成油和矿物油独具的特性,目前市售油品中,号称环保机油、绿色机油的大都以酯类油为基础油调和而成。

 2、酯类油的应用

  酯类油要是在飞机涡轮发动机润滑油(又称航空涡轮发动机润滑油)中用量最大的油品,其次是精密仪器仪表油、合成压缩机油、汽车发动机油、高温链条油、难燃液压油、金属加工油剂、合成润滑脂基础油、及塑料、化纤及精细化工领域中的应用。

1、航空涡轮发动机油:随着航空涡轮发动机性能的不断提高,发动机润滑系统温度不断升高,润滑油工作时间延长,使润滑油的工作条件日益苛刻,要求润滑油具有耐高温、耐高速、耐重负荷、长寿命、热氧化稳定性高等特点。    

2、精密仪器仪表油:由于酯类油具有优良的综合性能,在航空用油方面占据着主导地位。由于精密机械尺寸很小,摩擦部件滑动速度很小(通常小于0.05mm/min)而比压又相当大,流体润滑条件往往不能形成,故润滑剂必须适应混合膜润滑和边界润滑的要求,而且要求润滑剂能保持在所要求润滑的点上,适于这种条件的润滑剂是那些含有活性极性基团、能在金属表面形成边界层的油料。在航天工业中使用的自动仪表和设备要求在-40℃~120℃宽度温度范围内工作,期望的寿命为连续使用6年以上,70年代中通常要求飞行寿命7至10年,90年代发射的空间站必须连续使用超过10年至20年。

根据上述精密机械的工作特点,要求精密机械润滑剂具有良好的粘温性能,低蒸发率、液滴粘附性好,有相当高的表面张力(高达40m.N/m),具有良好的抗氧化安定性和良好的金属和非金属材料的相容性。酯类油由于其高低温性能好,适于在宽温度范围内使用,且蒸发度小、润滑性好、故很早就被选作航空仪表油。  

3、合成压缩机油:压缩机生产技术的发展,以结构紧凑、高效节能为特点的旋转式压缩机的出现,对压缩机油的热氧化安定性提出了更高的要求。往复式压缩机采用矿物油润滑,曾因出口处积炭而引起爆炸着火的事故。合成压缩机油具有热氧化安定性好积炭少、粘温性好、操作温度宽、磨损少、使用寿命长等特点。国外实验结果表明,使用合成压缩机油,叶片式压缩机的润滑油换油周期由500h延长到4000h;螺杆式压缩机换油周期由1000h延长到8000h;往复式压缩机的换油周期从1000h延长到3000h。

近年来,国际环保组织已限制使用破坏空间臭养层的氟里昂,汽车和家用空调压缩机已逐步改用环保型制冷剂,与之相配套的压缩机润滑油也改用以合成酯和聚醚润滑油.它与环保型制冷剂HFC134a、R404、R407等有极好的互溶性和热化学安定性、润滑性优良,且无毒、可生物降解,对环境无害,属于绿色润滑剂现已上市。

4、车用发动机油:由于酯类油具有优良的高、低温性能,粘度指数高,氧化安定性好,对添加剂和发动机在高温下工作产生的油泥有良好的溶解能力,故将其用作内燃机油,具有良好的低温启动性、清净分散性、耗量少、使用寿命长等特点。据统计,使用合成发动机油比用各种多效矿物没平均可节约燃料费5%。因此,在欧美使用合成发动机没的汽车日渐增多,多半为酯类由与聚α-烯烃油的调和油。也可将酯类油掺合矿物油制成半合成油,能改善内燃机油的各方面的性能,成本比纯合成油低,所以半合成内燃机油发展很快。  

5、高温链条油:新一代高温链条油以优质多元醇酯为基础油,添加耐高温的抗氧、抗磨

防锈等添加剂。具有突出的耐高温抗氧化性、润滑安全、不结焦,使用温度达250~300℃。该油适用于印染热定型、塑料、建材、烘烤等设备的链条传动系统润滑,现已推广使用。   

6、难燃液压油:由于多元醇酯闪点高、阻燃性好、粘度指数高使用温度范围宽,使用压力可达40MPa。制成的液压油适用于钢铁连铸生产线系统和高炉、热轧、铸造、电站、煤矿等要求抗燃、安全性设备的液压系统。可替代有毒性的磷酸酯型抗燃液压油,产品的应用领域在逐肯扩大。

7、金属加工油剂 :在金属加工油剂中常应用硬酯酸甲酯、硬酯酸丁酯和硬酯酸已酯等作为油性剂,一些合成型酯类没如由有机酸和多官能团的醇形成的新戊基多羧基酯,在300℃以上才分解,当用一种氟基酯(氟代替了其中氢)代替醇时,就得到能抗水解的,并在320℃以上才氧化的氟代酯。将新戊基多羧基酯等添加到矿油或脂肪油制成油状的或乳化状的轧制液,可减少摩擦和功率消耗。改善轧制板材的表面质量。

由一元醇、二元醇、新戊基二元醇、季戊四醇或三羟甲基丙烷的月桂酸、油酸或硬酯酸的酯,与多胺环氧烷加成物(分散剂)组合制备的乳化液可作为金轧制油剂。

8、合成润滑脂基础油:宽温度范围使用的润滑脂,极低温脂的性能主要取决于基础油,以矿物油作基础油的润滑脂一般不可能满足-60℃以下和150℃以上的使用要求,而以酯类油作基础油则可制成宽温度范围使用的润滑脂、高、低温脂等。

***更详尽资料请与我厂联系

 

 

 

 

 

 

表1 常作润滑剂用的酯类

名称

运动粘度(mm2/s)

粘度系数

倾点℃

闪点℃

分解温度℃

100(98.9)℃

50(37.8)℃

-40℃

二(2-乙基己醇)壬二酸酯

3.19

8.26

1241

150

<-62

207

284

二(2-乙基己醇)癸二酸酯

3.23

8.82

1470

154

<-62

214

284

二(异十三醇)癸二酸酯

6.44

21.29

11510

157

<-62

239

284

二(异十三醇)壬二酸酯

6.10

20.83

11035

161

<-62

231

284

三羟甲基丙烷庚酸酯

(3.55)

(15.02)

2224

129

-57

246

320

三羟甲基丙烷异辛酸酯

(5.05)

(30.71)

31570

99

-43

252

310

季戊四醇己酸酯

(4.18)

(19.97)

2212

127

-40

254

310

 

              注:括号内数值为表头括号内温度下的粘度。


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