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合成酯類潤滑油概述

作者:山東瑞捷新材料有限公司點擊:156 發布時間:2014/9/14 11:41:37

 

酯類油是有機酸和醇的酯化反應產物,酯類油的分子中都含有酯基官能團COOR′,自然界存在的動物脂肪或植物油多為飽和一元羧酯或不飽和一元羧酯與丙三醇生成的酯。在合成潤滑劑中的酯類油可分為雙酯、多元醇酯和復酯。

常用的雙酯是以二元羧酸一元醇或以一元羧酸或二元醇反應制得的酯稱為雙酯,其化學結構通式為

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′為不同碳數的烷基。

  常用的雙酯有癸二酸、壬二酸、已二酸的2-乙基已酯等。

  多元醇酯是由多元醇與一元酸反應制得的,如三羥甲基丙烷酯和季戊四醇酯等。多元醇酯的熱安定性比其它酯類要好。

復酯是由二元羧酸二元醇(或多元醇)酯化成長鏈分子,其端基再用一元醇或一元酸酯化而成。復酯的平均相對分子量一般為800-1500,其粘度比雙酯和多元醇酯高,但其熱安定性不如多元醇酯好。

1、酯類油的特性

1.1良好的粘溫特性:酯類油的粘溫特性良好,粘度指數較高。加長酯分子的主鏈,粘度增大,粘度指數增高。雙脂中常用的癸二酸酯、壬二酸酯的粘度指數均在150以上。

1.2低溫性能好:雙酯中帶支鏈醇的,通常具有較低點,常用的癸二酸酯和壬二酸酯的凝點均為-60℃以下。同一類型的酯,隨相對分子量的增加及支鏈酸的引入,酯的低溫粘度增加。

1.3良好的高溫性能:同一類型的酯,隨著相對分子量的增加,閃點升高,蒸發度降低。表1為一些常用作潤滑劑的酯類的主要物理性質。

1.4氧化穩定性好:酯類油的特點之一是氧化穩定性好,但也因其結構的不同而異,實際使用時仍需加抗氧抗腐蝕添加劑。

1.5潤滑性好:由于酯分子中的酯基具有極性,酯分子易吸附在摩擦表面上形成邊界油膜,因而酯類油的潤滑性一般優于同粘度的礦油。有良好的抗磨損抗擦傷(積壓)及摩擦特性。

1.6可生物降解:這是酯類油較之其它合成油和礦物油獨具的特性,目前市售油品中,號稱環保機油、綠色機油的大都以酯類油為基礎油調和而成。

 2、酯類油的應用

  酯類油要是在飛機渦輪發動機潤滑油(又稱航空渦輪發動機潤滑油)中用量******的油品,其次是精密儀器儀表油、合成壓縮機油、汽車發動機油、高溫鏈條油、難燃液壓油、金屬加工油劑、合成潤滑脂基礎油、及塑料、化纖及精細化工領域中的應用。

1、航空渦輪發動機油:隨著航空渦輪發動機性能的不斷提高,發動機潤滑系統溫度不斷升高,潤滑油工作時間延長,使潤滑油的工作條件日益苛刻,要求潤滑油具有耐高溫、耐高速、耐重負荷、長壽命、熱氧化穩定性高等特點。    

2、精密儀器儀表油:由于酯類油具有優良的綜合性能,在航空用油方面占據著主導地位。由于精密機械尺寸很小,摩擦部件滑動速度很小(通常小于0.05mm/min)而比壓又相當大,流體潤滑條件往往不能形成,故潤滑劑必須適應混合膜潤滑和邊界潤滑的要求,而且要求潤滑劑能保持在所要求潤滑的點上,適于這種條件的潤滑劑是那些含有活性極性基團、能在金屬表面形成邊界層的油料。在航天工業中使用的自動儀表和設備要求在-40℃~120℃寬度溫度范圍內工作,期望的壽命為連續使用6年以上,70年代中通常要求飛行壽命7至10年,90年代發射的空間站必須連續使用超過10年至20年。

根據上述精密機械的工作特點,要求精密機械潤滑劑具有良好的粘溫性能,低蒸發率、液滴粘附性好,有相當高的表面張力(高達40m.N/m),具有良好的抗氧化安定性和良好的金屬和非金屬材料的相容性。酯類油由于其高低溫性能好,適于在寬溫度范圍內使用,且蒸發度小、潤滑性好、故很早就被選作航空儀表油。  

3、合成壓縮機油:壓縮機生產技術的發展,以結構緊湊、高效節能為特點的旋轉式壓縮機的出現,對壓縮機油的熱氧化安定性提出了更高的要求。往復式壓縮機采用礦物油潤滑,曾因出口處積炭而引起爆炸著火的事故。合成壓縮機油具有熱氧化安定性好積炭少、粘溫性好、操作溫度寬、磨損少、使用壽命長等特點。國外實驗結果表明,使用合成壓縮機油,葉片式壓縮機的潤滑油換油周期由500h延長到4000h;螺桿式壓縮機換油周期由1000h延長到8000h;往復式壓縮機的換油周期從1000h延長到3000h。

近年來,國際環保組織已限制使用破壞空間臭養層的氟里昂,汽車和家用空調壓縮機已逐步改用環保型制冷劑,與之相配套的壓縮機潤滑油也改用以合成酯和聚醚潤滑油.它與環保型制冷劑HFC134a、R404、R407等有極好的互溶性和熱化學安定性、潤滑性優良,且無毒、可生物降解,對環境無害,屬于綠色潤滑劑現已上市。

4、車用發動機油:由于酯類油具有優良的高、低溫性能,粘度指數高,氧化安定性好,對添加劑和發動機在高溫下工作產生的油泥有良好的溶解能力,故將其用作內燃機油,具有良好的低溫啟動性、清凈分散性、耗量少、使用壽命長等特點。據統計,使用合成發動機油比用各種多效礦物沒平均可節約燃料費5%。因此,在歐美使用合成發動機沒的汽車日漸增多,多半為酯類由與聚α-烯烴油的調和油。也可將酯類油摻合礦物油制成半合成油,能改善內燃機油的各方面的性能,成本比純合成油低,所以半合成內燃機油發展很快。  

5、高溫鏈條油:新一代高溫鏈條油以優質多元醇酯為基礎油,添加耐高溫的抗氧、抗磨

防銹等添加劑。具有突出的耐高溫抗氧化性、潤滑安全、不結焦,使用溫度達250~300℃。該油適用于印染熱定型、塑料、建材、烘烤等設備的鏈條傳動系統潤滑,現已推廣使用。   

6、難燃液壓油:由于多元醇酯閃點高、阻燃性好、粘度指數高使用溫度范圍寬,使用壓力可達40MPa。制成的液壓油適用于鋼鐵連鑄生產線系統和高爐、熱軋、鑄造、電站、煤礦等要求抗燃、安全性設備的液壓系統。可替代有毒性的磷酸酯型抗燃液壓油,產品的應用領域在逐肯擴大。

7、金屬加工油劑 :在金屬加工油劑中常應用硬酯酸甲酯、硬酯酸丁酯和硬酯酸已酯等作為油性劑,一些合成型酯類沒如由有機酸和多官能團的醇形成的新戊基多羧基酯,在300℃以上才分解,當用一種氟基酯(氟代替了其中氫)代替醇時,就得到能抗水解的,并在320℃以上才氧化的氟代酯。將新戊基多羧基酯等添加到礦油或脂肪油制成油狀的或乳化狀的軋制液,可減少摩擦和功率消耗。改善軋制板材的表面質量。

由一元醇、二元醇、新戊基二元醇、季戊四醇或三羥甲基丙烷的月桂酸、油酸或硬酯酸的酯,與多胺環氧烷加成物(分散劑)組合制備的乳化液可作為金軋制油劑。

8、合成潤滑脂基礎油:寬溫度范圍使用的潤滑脂,極低溫脂的性能主要取決于基礎油,以礦物油作基礎油的潤滑脂一般不可能滿足-60℃以下和150℃以上的使用要求,而以酯類油作基礎油則可制成寬溫度范圍使用的潤滑脂、高、低溫脂等。

***更詳盡資料請與我廠聯系

 

 

 

 

 

 

表1 常作潤滑劑用的酯類

名稱

運動粘度(mm2/s)

粘度系數

傾點℃

閃點℃

分解溫度℃

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(異十三醇)癸二酸酯

6.44

21.29

11510

157

<-62

239

284

二(異十三醇)壬二酸酯

6.10

20.83

11035

161

<-62

231

284

三羥甲基丙烷庚酸酯

(3.55)

(15.02)

2224

129

-57

246

320

三羥甲基丙烷異辛酸酯

(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:括號內數值為表頭括號內溫度下的粘度。


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