酯类基础油的热氧化与水解稳定性能研究

热氧化和水解是造成酯类合成油衰变的最重要原因,也是影响酯类基础油的有效使用寿命的关键因素。在恒温箱中对3种酯类基础油进行连续老化试验,考察其在在无水、有水(铜片作为催化剂)以及有添加剂存在条件下的运动黏度和总酸值的变化,并结合差示扫描量热法(DSC)所测得的起始氧化温度,比较酯类油的热氧化、水解情况以及抗氧剂对酯类基础油老化过程的影响。试验结果表明:酯类基础油的热氧化稳定性与其自身分子结构有关,含有芳烃或合成的醇类结构中不含β-H的基础油会具有较好的热稳定性。酚类和胺类抗氧剂能有效地抑制不饱和多元醇酯类基础油的热氧化速度,起到较明显的抗氧化作用,并具有一定的抑制基础油水解的效果。     

烃类航空润滑油高温氧化产物的理化指标关联性分析

利用高温氧化加速装置,采用金属Cu和Fe片分别在不同反应温度下对烃类航空润滑油进行催化氧化,探究氧化产物的运动黏度、酸值及倾点的变化规律,并结合GC/MS分析导致油品运动黏度、酸值及倾点变化的作用机制。结果表明:油品的氧化裂解程度越深,Pearson相关系数r值的绝对值就越大,氧化产物的运动黏度、酸值及倾点之间的关联性越强;运动黏度及倾点的衰变主要是热裂解反应引起的,而酸值的增大则主要是油品的热氧化反应引起的。     

三羟甲基丙烷油酸酯基础油高温氧化的拉曼光谱分析

将Linkam FTIR600控温台与DXR激光显微拉曼光谱仪结合,在连续升温和恒定温度热氧化条件下,实时测定氧化过程中三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）基础油的拉曼信号变化,研究氧化温度和氧化时间对TMPTO基础油拉曼光谱的影响以及氧化过程中TMPTO基础油化学结构的变化。研究发现,随着氧化温度升高,TMPTO中=C—H、C=C伸缩振动和—CH2—弯曲振动拉曼峰强逐渐减弱;随着氧化时间的延长,=C—H和C=C的拉曼峰强逐渐减弱,—CH2—的拉曼峰强不变,C=C双键随着温度升高出现拉曼峰可恢复的红移;高温氧化后冷却至室温时,=C—H和C=C的拉曼峰强可以部分恢复,—CH2—则完全恢复。将DXR激光显微拉曼光谱仪与Linkam FTIR600控温台结合研究润滑油连续氧化过程,是一种有效表征润滑油结构变化的新方法。     

聚α-C14烯烃/酯类润滑油基础油合成和性能研究

将α-C_(14)烯烃先与马来酸酐进行无规共聚,再与季戊四醇进行酯化反应,制得一种新型的聚α-C_(14)烯烃/酯类润滑基础油。采用红外光谱、核磁共振谱~1H-NMR、热重分析仪、油品运动黏度测定仪、酸值测定仪对产物进行表征和性能测试。结果表明:随着马来酸酐用量增加,合成的基础油的运动黏度、热分解温度、酸值均先增大后减小,随着季戊四醇用量增加,合成的基础油的运动黏度、热分解温度先增大后减小,酸值逐渐降低;当马来酸酐与α-C_(14)烯烃质量比为1∶5.14,季戊四醇占α-C_(14)烯烃质量4.17%时,润滑基础油的黏度指数为114,酸值为0.082 mg/g(以KOH计),热分解温度大于249.3℃,40℃运动黏度为276.31 mm~2/s,100℃运动黏度为25.91 mm~2/s。因此,与AIP类润滑油相比,合成的基础油具有更好的低温流动性和耐高温稳定性,与传统的酯类润滑油相比具有较低的酸值,对器件腐蚀性较低。     

两种航空润滑油高温氧化条件下抗泡性能对比分析

为探讨润滑油在高温高压等苛刻工况下的抗泡性能,以某型国产航空润滑油和进口酯类航空润滑油为研究对象,采用高温模拟氧化装置在175～290℃下进行氧化试验,测定不同温度下氧化后油样的100℃运动黏度和酸值,利用GC/MS分析油样氧化组分和主要产物,并分别对高温氧化油样的泡沫特性和空气释放值进行测定。试验结果表明:2种航空润滑油的黏度随着氧化温度的升高先增大后减小,且均在250℃达到黏度的最大值,但进口油由于极性分子间作用力的存在,其黏度值更加稳定;进口油在氧化温度过高时发生水解和热氧化,导致其酸值在高温下急剧增大,因而腐蚀性明显差于国产油;国产油在起泡倾向和空气释放性能方面均比进口油差,这是由于国产油中的PAO分子的表面聚合以及高温氧化条件下表面活性吸附层的形成,均增大了起泡倾向,并延长了空气释放时间,进而导致抗泡性能变差。     

聚α-烯烃润滑油基础油高温氧化性能研究

采用高温氧化加速模拟装置,研究聚α-烯烃基础油的高温氧化变化规律;利用FTIR和GC/MS等检测手段,分析聚α-烯烃基础油及其高温产物结构组成的变化,探讨结构变化对油品性能变化的影响,推测润滑基础油高温氧化的过程及其反应类型。结果表明:高温作用下,聚α-烯烃润滑基础油发生了严重的热氧化和热裂解反应,导致基础油颜色加深、黏度变小、酸值增大;由于聚α-烯烃含有较多的叔碳分子的特殊结构,在高温下易发生断裂,生成活泼的自由基,自由基在氧气作用下,发生氧化反应,生成小分子的醛、酮、酸、酯等物质,使得润滑油的酸值变化显著;同时聚α-烯烃分子发生断裂时,生成的小分子烷烃、烯烃等,造成聚α-烯烃润滑基础油黏度衰变。     

聚α-烯烃润滑油基础油高温氧化性能特性变化分析

采用高温氧化加速模拟装置,研究聚α-烯烃基础油的高温氧化变化规律;利用FTIR和GC/MS等检测手段,分析聚α-烯烃基础油及其高温产物结构组成的变化,探讨结构变化对油品性能变化的影响,推测润滑基础油高温氧化的过程及其反应类型。结果表明：高温作用下,聚α-烯烃润滑基础油发生了严重的热氧化和热裂解反应,导致基础油颜色加深、黏度变小、酸值增大;由于聚α-烯烃含有较多的叔碳分子的特殊结构,在高温下易发生断裂,生成活泼的自由基,自由基在氧气作用下,发生氧化反应,生成小分子的醛、酮、酸、酯等物质,使得润滑油的酸值变化显著;同时聚α-烯烃分子发生断裂时,生成的小分子烷烃、烯烃等,造成聚α-烯烃润滑基础油黏度衰变。     

酯类航空润滑油基础油热氧化衰变规律分析

对不同温度和反应条件下的癸二酸二-2-乙基己酯（DHS）基础油理化指标进行考察,并采用GC/MS现代分析手段测定油样结构组成,探讨酯类航空润滑油基础油的热氧化衰变规律,从分子水平揭示酯类航空润滑油基础油高温衰变后颜色、黏度和酸值变化的原因。试验结果表明：空气、氧气和抗氧剂N-苯基-α-萘胺（NPAN）对DHS黏度高温衰变影响较小,这是因为油品分子链在高温作用下既发生裂解使黏度低,也会相互聚合使黏度增大;氧气的存在会与自由基生成醇、醛和酸等含氧化合物,使油样酸值急剧增大,添加NPAN后极大地抑制了酸值升高,油样酸值的突变温度升高,表明NPAN在酯类基础油中发挥了较好的抗氧化效果。     

金属存在下聚α-烯烃基础油热氧化衰变性能结构对比分析

借助高温氧化模拟加速装置,模拟金属存在下聚α-烯烃(PAO)航空润滑油基础油高温工作环境,对比分析添加金属Cu前后油样的外观、黏度和酸值变化,利用GC/MS检测不同温度下油样的微观组成,并根据物质结构分析PAO理化性能变化的原因。结果表明:金属Cu加速了PAO的高温裂解,产生了某些生色化合物,加速了油品的氧化变质,使油品黏度降低,并生成了酸性物质使油品酸值增加;GC/MS分析结果表明,金属Cu的存在会加速PAO的氧化和裂解,产生碳数更少的烃分子,也促进含双键的不饱和烃、含氧化合物等物质的生成,在宏观上使油样运动黏度降低、酸值增大和颜色加深。     

金属Fe对50-1-4Ф航空润滑油高温氧化的影响

为研究高温下金属部件中的铁对航空润滑油高温氧化的影响,用高温氧化釜分别模拟50-1-4Ф航空润滑油在含铁片和不含铁片情况下的高温氧化过程,观察油样的颜色、黏度、酸值的变化,用压力差示扫描量热法测量其氧化诱导期。结果表明,高温氧化对50-1-4Ф航空润滑油高温黏度影响较小,对低温黏度、酸值和氧化诱导期影响明显;铁对该航空润滑油的酸值和氧化诱导期影响较大,含铁的油样酸值和氧化诱导期的变化幅度是不含铁油样的数倍;铁在较高的氧化温度下(250、300℃)对黏度影响明显,但在较低的氧化温度下(180、200℃)对黏度影响小。     

聚α－烯烃基础油中抗氧剂Ｎ－苯基－α－萘胺的氧化动力学

模拟实际使用条件,研究抗氧剂N-苯基-α-萘胺（NPAN）在聚α-烯烃（PAO）基础油中的热氧化性能,结合FTIR技术分析200 ℃反应油样的结构组成,应用GC/MS评价抗氧剂N-苯基-α-萘胺（NPAN）的热氧化衰变程度。结果表明,在PAO热氧化衰变过程中,其运动黏度值的变化与抗氧剂的含量有良好的相关性,随着抗氧剂的大量消耗,基础油开始急剧氧化,出现氧化失效现象;NPAN的热氧化反应为拟一级反应,抗氧剂的热氧化动力学规律可以很好地预测抗氧剂随反应时间及温度的消耗量,进而反映润滑油的热氧化衰变情况,为润滑油状况实时监控和及时掌握换油周期提供依据。     

三羟甲基丙烷复合酯热氧化规律及氧化动力学研究

对三羟甲基丙烷复合酯分别进行不同温度与时间下的恒温氧化,检测其氧化后的黏度、黏度指数和酸值,并通过函数拟合得出它们随氧化温度与时间的变化规律;使用PDSC测试被氧化样品的起始氧化温度,并计算活化能、氧化速率常数和氧化半衰期,得到氧化温度与时间对油品后续氧化安定性的影响规律。结果表明:油品黏度与酸值的变化规律均近似logistic函数曲线,即起初增长缓慢,随后迅速增长并达到最快速率,最终速率逐渐下降;黏度与酸值函数的拟合参数与氧化温度密切相关,可用于评价与预测油品的氧化行为;三羟甲基丙烷复合酯经历不同条件的高温氧化后始终具有较高的黏度指数,并且起始氧化温度和活化能均未发生显著变化,表明其氧化后仍有着优异的黏温性能和氧化安定性。     

风机油液监测理化指标及光谱元素的灰色关联分析

通过构建风力发电机油液监测理化指标及光谱元素的灰色自关联矩阵,对运动黏度(40℃)、总酸值、水分、污染度NAS等级、铁、硅、磷元素等指标进行关联性分析。研究表明,风机齿轮油在使用过程中的总酸值与运动黏度变化同为油品氧化变质直接引起,灰色关联性最强;水分的存在会使磷系添加剂水解,同时使总酸值增加;未被过滤掉的氧化产物同时影响污染度NAS等级和酸值;铁元素含量及总酸值因相互影响灰色关联性也较强;硅元素对铁元素变化影响最大。灰色自关联矩阵为风机齿轮箱润滑故障诊断分析提供理论支持。     

碳酸二异十六酯基础油的制备及其润滑性能研究

以碳酸二甲酯(DMC)和异十六醇(C_(16)H_(33)OH)为原料,甲醇钠为催化剂,采取两步反应法高效制备碳酸二异十六酯(DHC)。采用傅里叶红外光谱仪、质谱仪及核磁共振仪对反应产物进行结构表征,并初步研究其作为润滑剂基础油的热氧化安定性、理化性质及润滑性能。表征结果证明制备的产物为碳酸二异十六酯,优化条件下的收率高达90%。制备的DHC具有适宜的黏度、优异的热氧化安定性,倾点低于-60℃,且具有与癸二酸二异辛酯(DOS)相同的润滑性,适合作为高黏度指数、低温润滑剂基础油。     

基于灰色关联分析的风机油液监测应用研究

通过构建风力发电机油液监测理化指标及光谱元素的灰色自关联矩阵,对运动黏度（40 ℃）、总酸值、水分、污染度NAS等级、铁、硅、磷元素等指标进行关联性分析。研究表明, 风机齿轮油在使用过程中的总酸值与运动黏度变化同为油品氧化变质直接引起,灰色关联性最强;水分的存在会使磷系添加剂水解,同时使总酸值增加;未被过滤掉的氧化产物同时影响污染度NAS等级和酸值;铁元素含量及总酸值因相互影响灰色关联性也较强;硅元素对铁元素变化影响最大。灰色自关联矩阵为风机齿轮箱润滑故障诊断分析提供理论支持。     

油酸甲酯氧化衰变特性及氧化反应表观活化能研究

为了考察油酸甲酯的氧化衰变特性,采用自制氧化模拟装置将样品加速氧化,定时取样检测样品过氧化值、酸值和运动黏度（40 ℃）,考察不同温度和氧气流量对氧化速率的影响;利用傅立叶红外光谱定性表征油酸甲酯氧化前后的结构变化;通过Rancimat法加速氧化试验,测定油酸甲酯的氧化诱导期,同时从氧化反应活化能角度进一步研究油酸甲酯的氧化反应机制。结果表明,氧气流量对油酸甲酯热氧化稳定性影响较小,但随着反应温度的升高,氧化诱导期缩短,氧化安定性显著下降;傅立叶红外光谱定性表征结果表明,油酸甲酯在氧化过程中可能发生不饱和双键的异构化;通过计算得到油酸甲酯的氧化反应表观活化能为34.058 kJ/mol。     

γ射线辐照对液压油性能的影响

研究在γ射线辐射剂量率为2 k Gy/h,不同辐照剂量下对液压油运动黏度、倾点、酸值等理化指标的影响。结果表明:辐照剂量对液压油的运动黏度影响比较小,随着辐照剂量的增加,液压油的运动黏度小幅增加;随着辐照剂量的增加液压油的倾点降低,即辐照使得液压油的低温流动性变得更好;辐照剂量对液压油的酸值影响较大,随着辐照剂量的增加液压油的酸值大幅增加;随着辐照剂量的增加,液压油的色度增大,透光率变差。     

模拟工况条件下改性烃类航空润滑油综合性能对比分析

为了满足航空发动机日益严苛的工况要求,通过向某烃类航空润滑油中添加不同量的添加剂,制备一系列改性航空润滑油;采用氧化工况模拟标准装置,分别测试不同氧化时间、不同氧化温度下,改性油样及原油样的黏度、酸值、倾点、抗磨性能、承载能力、起始氧化温度(IOT)、氧化诱导期(OIT)等性能指标,评价改性油样的综合性能。实验结果表明：氧化温度越高,改性油样颜色加深速度越缓慢,即抑制油品氧化效果越明显;相同氧化条件下,改性油样与原油样相比,酸值增速较低,即改性后油样能有效抑制酸值升高,改善了油品的抗腐蚀性能,同时改性对油品的黏度、倾点未产生不良影响;油样改性后未对抗磨性能产生不良影响,但有可能导致油品的承载能力下降,不过影响在可控范围内;油样改性后IOT、OIT值提升,氧化安定性明显改善。     

双季戊四醇酯热氧化性能及氧化动力学分析

将恒温氧化、PDSC测试及氧化动力学计算相结合,分析氧化温度与时间对双季戊四醇酯黏度、黏度指数和酸值的影响规律,研究双季戊四醇酯经历恒温氧化后起始氧化温度、活化能及氧化速率常数的变化,探讨其对不同温度耐受能力的差异。结果显示:双季戊四醇酯黏度与酸值的变化符合logistic函数,初始阶段增长缓慢,继而迅速升高并达到最快速率,随后速率逐渐下降;180℃以上的氧化会使黏度、黏度指数和酸值发生显著变化,而低于130℃时其变化趋势十分平缓,能满足冷冻机油的工况要求;180℃以上的高温氧化会使油品起始氧化温度降低,但对活化能、氧化速率常数和氧化半衰期影响较小,因此双季戊四醇酯具备较好的高温氧化安定性。     

离子液体催化合成高粘度指数基础油工艺研究

为制备高黏度指数合成基础油,以1-癸烯为齐聚原料、［Emim］Cl/AlCl3离子液体为催化剂合成聚a-烯烃基础油,考察［Emim］Cl/AlCl3摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间和原料含水量对反应产物性能及收率的影响。结果表明,提高催化剂AlCl3:［Emim］Cl摩尔比或降低反应温度,合成润滑油的黏度增加;增加催化剂用量可提高产物黏度,但会增加异构化等副反应,降低产物黏度指数;反应原料中含水量变化对聚合度有重要影响,但黏度指数保持稳定。在AlCl3/［Emim］Cl摩尔比为2∶1,催化剂质量分数为10%,反应温度为60 ℃,反应时间4 h的条件下,合成油的100 ℃运动黏度在10.34 mm2/s以上,黏度指数高于143,适合作为柴油机多级润滑油基础油。