母晶秋，韓鳳蘭，王亞光

（北方民族大學 材料科學與工程學院，寧夏 銀川 750021）

潤滑油被譽為“維持機械正常運轉(zhuǎn)的血液”，是現(xiàn)代工業(yè)重要的支撐材料之一［1-2］。潤滑油中約70%～90%（w）是基礎油，其余為添加劑，添加劑對潤滑油的理化性能有著重要的影響［3-4］。添加劑種類繁多，添加工藝更是復雜。在添加過程中，并不是將各種添加劑簡單地混合在一起，因為各添加劑的濃度較高，添加劑自身的理化特性會大大影響復合劑的應用效果［5］，而且在添加劑調(diào)和工藝中存在兩種效應：協(xié)同效應及抑制效應［6］。協(xié)同效應指不低于兩種的同類型或不同類型的添加劑復合在一起使用時，各方面效果明顯優(yōu)于單劑獨自使用的效果；抑制效應指一些添加劑由于酸堿性質(zhì)、化學活性等不同而產(chǎn)生有害反應，造成添加劑的效果減弱甚至失效。充分利用添加劑之間的協(xié)同作用，是研制經(jīng)濟高效的潤滑油的關(guān)鍵，也是加速潤滑油升級換代的有效方法之一［7-8］。

添加劑之間的協(xié)同、抑制效應一直是人們研究的重點。馬雁聲等［9］探究了潤滑油極壓抗磨添加劑的復合效應及其與固體潤滑劑的協(xié)同作用。喬玉林等［10］對極壓抗磨減摩添加劑的協(xié)同效應進行了研究。胡丹等［11］考察了單乙醇胺與堿性添加劑復配前后對環(huán)丁砜熱穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，當單乙醇胺與堿性添加劑復配后，復合添加劑抑制環(huán)丁砜受熱分解的效果優(yōu)于單獨添加單乙醇胺的效果。

與以上研究不同，本工作未針對某單一種類添加劑，而是研究了多種添加劑的添加方式及添加量對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響，探索了最優(yōu)添加方案，為燃氣發(fā)動機潤滑油的性能優(yōu)化提供了參考。

1 實驗部分

1.1 試劑

150BS光亮油、400SN基礎油：深圳中潤通化工有限公司；250N加氫精制基礎油：韓國雙龍有限公司；黏度指數(shù)改進劑T613（乙丙共聚物）、降凝劑T803B（聚甲基丙烯酸脂）、清凈劑T106A（超高堿值合成磺酸鈣）和T115B（硫化烷基酚鈣）、抗氧抗磨劑T203（雙辛基硫代磷酸鋅鹽）、分散劑T154B（硼化聚異丁烯雙丁二酰亞胺）、防銹劑T702（磺酸鈉）和T705（堿性二壬基萘磺酸鋇）：錦州百特化工有限公司。

采用150BS、400SN、250N基礎油以及黏度指數(shù)改進劑T613、降凝劑T803B共同調(diào)和本實驗所用基礎油。兩種不同的基礎油配方：250N，150BS，400SN按質(zhì)量比數(shù)8∶1∶1配置，再添加0.25%（w）T803B+5.5%（w）T613調(diào)節(jié)基本理化性能得基礎油A1；250N，150BS，400SN按照質(zhì)量比6∶3∶1配置，再添加0.25%（w）T803B+5.5%（w）T613調(diào)節(jié)基本理化性能得基礎油A2。兩種調(diào)和基礎油的性能指標如表1所示。

表1 調(diào)和基礎油A1和A2的性能指標Table 1 Performance indexes of basic oils A1 and A2

實驗所用添加劑種類、添加量及功能如表2所示。

表2 添加劑的種類、添加量及功能Table 2 Types，adding amounts and functions of the additives

1.2 調(diào)和順序

潤滑油的性能受添加劑調(diào)和工藝中諸多因素的影響，如添加方式、攪拌時間、攪拌溫度等。本實驗添加劑的添加方式分為以下3種：

1）清凈劑之間、分散劑之間有協(xié)同效應，因此，在設置添加方式時，依據(jù)添加劑之間已知的協(xié)同效應，先將單劑進行分組調(diào)和。將添加劑分為兩組：T106A +T115B+T154B（Ⅰ組）和T702+T705+T203（Ⅱ組）。將Ⅰ組和Ⅱ組添加劑分別混合，攪拌均勻，依照Ⅰ、Ⅱ的順序加入到基礎油250N中，在55 ℃下攪拌30 min，得到復合劑1#。將8%（w）的復合劑1#加入到基礎油A1和A2中，得成品潤滑油B1-1和 B2-1。

2） 將 添 加 劑 按 T106A，T115B，T154B，T702，T705，T203的順序依次加入到基礎油250N中，在55 ℃下攪拌30 min，得到復合劑2#。將8%（w）的復合劑2#加入到基礎油A1和A2中，得成品潤滑油C1-1和C2-1。

3）添加劑種類越多，調(diào)和過程中的添加方式越多。為探究抗氧抗磨劑T203與清凈劑T106A和T115B之間的協(xié)同抑制作用，并與復合劑1#進行對比，將添加劑分為不同于復合劑1#的兩組：T106A+T115B+T203（Ⅰ組）和T702+T705+T154B（Ⅱ組），按照復合劑1#的制備方法制得復合劑3#。將8%（w）的復合劑3#加入到基礎油A1和A2中，得成品潤滑油D1-1和D2-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 添加方式對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響

檢測B1-1，B2-1，C1-1，C2-1，D1-1，D2-1六種成品潤滑油的理化性能（100 ℃運動黏度、黏度指數(shù)、傾點、閃點、摩擦系數(shù)、磨斑直徑），考察添加劑的添加方式對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響，檢測結(jié)果見表3。

表3 添加劑的添加方式對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響Table 3 Influence of adding ways of additives on lubricating oil performance of gas engine

由表3可知，添加復合劑2#和3#的成品潤滑油較添加復合劑1#的成品潤滑油的傾點低，低溫流動性較好，且以A1和A2為基礎油配制的潤滑油均有此規(guī)律。添加三種復合劑的成品潤滑油的閃點相差不大，添加復合劑3#的成品潤滑油閃點略高。以A1和A2為基礎油，添加復合劑2#的成品潤滑油運動黏度過高，已超出燃氣發(fā)動機油質(zhì)量標準，添加復合劑1#與3#的成品潤滑油運動黏度相差不大；添加復合劑3#的成品潤滑油黏度指數(shù)均較高，即成品潤滑油的黏度隨溫度變化的程度較小，具有較好的黏溫性。表3中六種成品潤滑油的摩擦系數(shù)相差不大，磨斑直徑大小順序為：B1-1＞C1-1＞D1-1，B2-1＞C2-1＞D2-1，即添加復合劑3#的成品潤滑油的抗磨性能最優(yōu)，其次為添加復合劑2#的成品潤滑油，最差的是添加復合劑1#的成品潤滑油，說明復合劑3#中抗氧抗磨劑T203與清凈劑T106A、T115B起到了很好的協(xié)同作用。

總體來看，添加復合劑3#的成品潤滑油的性能最優(yōu)，其次是添加復合劑1#的成品潤滑油，最后是添加復合劑2#的成品潤滑油。究其原因，可能是因為復合劑3#中抗氧抗磨劑T203為雙辛基硫代磷酸鋅鹽、清凈劑T115B為硫化烷基酚鈣，兩種硫鹽單劑復合后起到了明顯的增效互補作用。T106A為超高堿值合成磺酸鈣，與雙辛基硫代磷酸鋅鹽以任何比例混合均無沉淀生成，可混合使用。且就抗磨性而言，由于不同種類的添加劑作用的起始溫度不同，當較低溫度下起作用的添加劑與摩擦表面反應生成邊界潤滑膜時，所放出的熱量能夠有效降低在較高溫度下才起作用的添加劑的反應活化能，使其更容易與摩擦表面反應生成邊界潤滑膜，從而起到增效作用。清凈劑T106A為超高堿值合成磺酸鈣，分散劑T154B為硼化聚異丁烯雙丁二酰亞胺，在非極性溶劑中表面活性劑膠束是以反相膠束形式存在的，膠束的形成過程是一個連續(xù)的聚集過程。在某特定濃度下，非極性溶劑中膠束的聚集數(shù)有一連續(xù)分布，磺酸鈣分子膠束聚集數(shù)分布較窄，當增加單分子濃度時，體系中膠束數(shù)量增大，膠束聚集數(shù)維持不變，表現(xiàn)出典型的膠體行為，有一臨界膠束濃度。在復合劑1#中，雖然清凈劑T106A、T115B與分散劑T154B也起到了一定的協(xié)同作用但效果不是很明顯，可能是因為潤滑油清凈劑中游離的表面活性劑、表面活性劑膠束及載荷膠團存在動平衡。在復合劑2#中，由于各種添加劑酸堿性質(zhì)、化學活性均不同，因此一起加入時會引起抑制作用，造成成品潤滑油的黏度過大，性能不理想。

2.2 添加量對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響

由添加劑的添加方式對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響結(jié)果可知，以A1為基礎油調(diào)和的成品潤滑油的性能普遍優(yōu)于以A2為基礎油調(diào)和的成品潤滑油，因此研究添加劑的添加量對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響時選取A1為基礎油。添加劑的添加方式選用第3種，即復合劑3#。將復合劑3#按不同添加量加入到基礎油A1中，得到5種成品潤滑油，對其進行相關(guān)理化性能檢測，考察復合劑的添加量對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響，結(jié)果見表4。

表4 復合劑的添加量對燃氣發(fā)動機潤滑油性能的影響Table 4 Influence of adding amounts of compound additives on lubricating oil performance of gas engine

從表4可看出，隨添加量的增加，成品潤滑油的傾點呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，由-24 ℃降至-27 ℃后又升至-24 ℃；閃點及黏度指數(shù)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，閃點由240 ℃升至248 ℃后又降至242 ℃，黏度指數(shù)由143升至150后又降至138；五種成品油的運動黏度、磨斑直徑與摩擦系數(shù)均相差不大。綜合考慮添加量對成品潤滑油性能的影響、燃氣內(nèi)燃機潤滑油使用標準及經(jīng)濟效應，選出復合劑最優(yōu)添加量為10%（w）。

T154B為硼化聚異丁烯雙丁二酰亞胺、T203為雙辛基硫代磷酸鋅鹽，胺鹽T154B與T203復合使用時，相對于一定量的T203，胺的加入量存在一個臨界值，在低于和高于這個值時，T203的添加作用分別得到加強和明顯的減弱，本實驗中T203的添加作用在添加量為10%（w）時最優(yōu)。

3 結(jié)論

1）添加劑的添加方式對燃氣發(fā)動機潤滑油的性能有一定的影響。添加復合劑3#的成品潤滑油的性能最優(yōu)，即添加劑的最優(yōu)添加方式為先添加T106A+T115B+T203，再添加T702+T705+T154B。

2）調(diào)和燃氣發(fā)動機潤滑油時，基礎油的最優(yōu)配方為250N，150BS，400SN按質(zhì)量比8∶1∶1配置基礎油，再添加0.25%（w）T803B+5.5%（w）T613調(diào)節(jié)基礎油性能，復合劑的最優(yōu)添加量為10%（w）。

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