多元醇酯基础油性能-结构关系研究及在航空润滑油中的发展概述

多元醇酯作为一种性能优异的合成基础油,广泛应用在航空发动机润滑油、精密仪器仪表油、齿轮油等领域。不断发展的航空发动机对多元醇酯的黏温性能、低温性能、热安定性、氧化安定性要求逐步提高。文章主要对多元醇酯基础油这些优异性能与结构的关系进行了总结概括,并根据航空润滑油规格标准的发展提出了多元醇酯基础油以后的发展趋势。     

酯交换在合成多元醇酯基础油中的研究现状

作为绿色润滑剂的多元醇酯基础油具有诸多优异的性能,可用做二冲程油、可生物降解液压油和冷冻机油等,还可用做抗燃液压油,超高速发动机润滑油,空气压缩机油、齿轮油、仪器用油、工业用油等。其合成方法主要是直接酯化法和酯交换法,目前大部分关于酯交换反应集中于脂肪酸酯与甲醇、乙醇等低碳醇类的酯交换研究,文章主要介绍国内外利用酯交换法合成多元醇酯基础油的研究现状,为利用酯交换合成多元醇酯基础油的研究提供参考。     

多元醇酯LC-MS组成结构解析

通过液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析,阐述了多元醇酯结构判断的质谱分析方法。将多元醇酯进行LC分离,对质谱峰解析,判断多元醇酯结构中酸的单体组成;通过LC-MS分析,关联每个色谱峰的质谱解析结果和积分面积,推算出多元醇酯结构中不同碳数酸的含量。举例说明并分析了三羟甲基丙烷酯、季戊四醇酯类合成基础油的组成。运用该方法跟踪分析多元醇酯组成,可找出多元醇酯黏度及倾点变化的原因,指导合成反应加料比变化。     

生物基抗磨剂和热轧油的研制

以植物油为原料,与丙三醇反应,制备了脂肪酸单甘油酯、双甘油酯;脂肪酸单甘油酯、双甘油酯与五硫化二磷反应,得到了硫磷酸;进一步与氧化锌反应,合成了硫磷酸锌抗磨剂。以生物柴油为原料,与多元醇反应,合成了不同黏度的多元醇酯基础油。以此基础油制备了热轧油,评价了其黏度和黏温性能、极压抗磨性能、离水展着性。结果表明,制备的抗磨剂具有良好的抗氧化、极压抗磨性能,制备的生物基多元醇酯基础油具有良好的黏温性能,研制的热轧油的抗磨性、油膜强度、烧结负荷和破乳时间等性能与参比油样相当或更好。     

半合成发动机油基础油调配的仿真研究

采用矿物油、聚α-烯烃、多元醇酯和高压加氢BS光亮油调配半合成发动机油基础油,并测定不同配比下基础油的油膜强度、摩擦系数和粘度指数,通过双隐层BP神经网络对基础油调配进行仿真研究,建立了半合成发动机油基础油调配配方优化模型,经过优化训练后,最终得出综合性能优良的配方组合。按49.9957∶4.3693∶42.4578∶3.1772的配比调配基础油,可以使基础油的油膜强度、摩擦系数和粘度指数分别达到56 kg,0.065和112,经实验后仿真结果与实验结果(56 kg;0.065598;112)极其吻合。     

受阻多元醇酯类冷冻机油的研发进展

对新型环保制冷剂氢氯氟烃(HFCs,如R134a、R407C、R410A等)的使用特点及应用前景进行了分析,提出与新型制冷剂具有良好相容性的酯类基础油合成配方,尤其是与制冷剂R134a和R410A具有良好相容性的基础油是开发冷冻机用润滑油的关键。对受阻多元醇酯类冷冻机油的研发现状进行了系统的总结,介绍了冷冻机油研发过程中各技术环节的关键问题,包括基础油的酯化催化反应、基础油的精制加工、酯的结构与性能的关系、精制工艺对基础油性能的影响、与基础油配伍添加剂的选用等,针对所述的技术关键进行了分析,提出了相应对策。并展望了未来酯类润滑油研发技术的焦点问题和应用前景。     

直升机传动系统润滑油的研制

为满足现代直升机传动系统的使用要求,参照美军DOD-PRF-85734A规范,以多元醇酯作为基础油,合成低聚抗氧剂和极压抗磨剂,优化配方,研制了传动系统润滑油。研制油黏度、酸值、橡胶相容性、热氧化安定性等性能与国外参考油相当,在极压抗磨性能方面优于国外参考油。研制油通过台架试验和实机试飞试用试验,可用于先进型号的直升机。     

加氢基础油在液压油中的应用研究

对茂名石化公司生产的APIⅢ6加氢基础油的性能进行了评价,其性能与同类进口加氢基础油的性能相当。对茂名加氢基础油在低温液压油(HV液压油)和超低温液压油(HS液压油)中的应用情况进行了研究。茂名加氢基础油调配的46号HV液压油和46号HS液压油的倾点低,黏温特性好,理化性能和模拟性能均能够达到《液压油》:11118.1—2011国家标准的要求,可以替代进口加氢基础油使用,拓展了高端基础油的来源。(图0表5参考文献1)     

富马酸酯降凝剂在基础油中的降凝效果评价

富马酸酯降凝剂是一种环保型降凝剂。评价了富马酸酯降凝剂在HVI 150BS光亮油和HVIⅡ+6加氢基础油中的降凝效果。采用测定倾点的方法,考察了基础油中富马酸酯降凝剂质量分数与倾点的关系。随着富马酸酯降凝剂质量分数的增加,两种基础油的倾点均有不同程度地下降。在HVI 150BS光亮油中,当富马酸酯降凝剂的质量分数为1.0%时,HVI 150BS光亮油的最低倾点为-14℃,降凝度最大值8℃;在HVIⅡ+6加氢基础油中,当富马酸酯降凝剂的质量分数为1.0‰时,HVIⅡ+6加氢基础油最低倾点为-35℃,降凝度最大值18℃。Ⅱ+6加氢基础油对富马酸酯降凝剂的感受性优于150BS光亮油。     

生物质基础油研究综述

随着石油资源的日益枯竭,可再生资源受到了前所未有的重视。可持续再生的生物质基础油可替代不可再生的矿物润滑油已经成为近年来润滑油领域重要的研究课题。可再生的生物质基础油包括烷烃基础油及可生物降解的酯基基础油。以呋喃衍生物或植物油为原料,通过缩合反应可以合成可再生烷烃基础油（性能与聚α-烯烃基础油相似）;对植物油进行生物改性和/或化学改性,可以得到具有生物降解性的可再生酯基基础油。为此对生物质基础油的研究状况进行了综述。尽管可再生烷烃基础油的分子结构可以精准设计,但目前并不具备工业化生产的价值。可再生酯基基础油具有分子结构可设计和生物降解的优势,应用前景广泛,是生物质基础油的主要发展方向。（图8表1参考文献40）     

适用于HFC134A制冷剂的多元醇酯型制冷压缩机油

介绍了适用于不破坏大气臭氧层制冷剂ＨＦＣ１３４Ａ（１，１，１，２－四氟乙烷）的ＲＩＰＰＲＥＦＯＬＳＬ制冷压缩机油的各种理化性能。以多元醇酯为基础油并加有多种添加剂所组成的ＳＬ制冷压缩机油具有较好的与ＨＦＣ１３４Ａ的互溶性和热化学安定性，良好的润滑性、抗水解性和低温性能，适用于不同类型、不同要求的以ＨＦＣ１３４Ａ作制冷剂的制冷压缩机中。还评述了ＨＦＣ１３４Ａ和氟里昂ＣＦＣ１２制冷剂对制冷压缩机油性能要求上的异同以及酯类油和烃类冷冻机油在性能方面的差异。     

基础油对复合磺酸钙基∕钛基润滑脂性能的影响

探讨了用不同类型基础油制备复合磺酸钙基∕钛基润滑脂的工艺过程,分析了不同基础油对复合磺酸钙基∕钛基润滑脂理化性能和摩擦学性能的影响,结果表明：酯系和醇酯系合成油不能用来制备出复合磺酸钙基∕钛基润滑脂;用高温链条矿物油、聚α烯烃合成油和二甲基硅油均能顺利制备出稳定的复合磺酸钙基∕钛基润滑脂,但其综合性能不高,未能获得满意效果。在综合性能测试和台架试验的基础上,发现用KP6030高黏度矿物油与二甲基硅油的混合体制备的复合磺酸钙基∕钛基润滑脂不仅具有高滴点、高油膜强度、高烧结载荷和优良的机械剪切性能,而且其蒸发量小、高温稳定性好,台架工作寿命长,是制备高温润滑脂理想的基础油。     

高性能型航空涡轮发动机润滑油的研制

航空涡轮发动机润滑油作为发动机的关键配套材料,现阶段主要发展方向是更优的高温稳定性和抗高温结焦性能。参照SAE AS5780D性能规范,研发了RIPP 4058高性能型航空涡轮发动机润滑油（简称4058 润滑油）。研究过程中紧紧围绕关键技术,从关键原材料的研究入手,先后完成了新型多元醇酯基础油、胺类高温抗氧剂的研究,进而优选配方体系,着重提高高温稳定性和抗高温结焦性能,兼具优良的润滑性能和理化性能。性能试验数据表明,研制的4058润滑油具有优异的高温稳定性、润滑性能、理化性能和材料相容性,总体性能与国外先进产品相当。建立了过程工艺控制体系,从而确保4058润滑油的性能和质量。     

燃气涡轮航空发动机与发动机油规格

概述了航空发动机发展历程与现代航空发动机的发展现状.介绍了现代航空发动机油的规格发展,以及对航空发动机润滑油性能的主要要求.通过分析,指出了目前国际上主要的航空发动机油规格仍然以美国军标规格为主导;提出了我国自主研究开发航空发动机油,需要重点考虑油品在高低温条件下的贮存稳定性、氧化安定性和腐蚀性,同时需要同步研制开发满足现代航空发动机油所需求的新戊基多元醇酯型合成基础油.     

航空润滑油规格发展概述

以矿物油为基础油的MIL-L-6081规格不能满足要求,1951年美国空军制订Ⅰ型以双酯为基础油的MIL-L-7808规格,1997年发展为MIL-PRF-7808 L。为解决MIL-L-7808规格润滑油使用中出现淤渣,造成对发动机部件的磨损,需要进一步提高航空润滑油热安定性,1963年美国海军制订了以热氧化安定性好的Ⅱ型多元醇酯为基础油的MIL-L-23699规格,1997年该规格升级为MIL-PRF-23699 F;2007年美国汽车工程学会把MIL-PRF-23699 F发展成最新SAE AS 5780规格。文中重点阐述了规范MIL-PRF-7808 L和SAE AS 5780发展动力和性能要求。随着飞机向高速、高性能方向发展,具有优异的热氧化安定性如全氟聚醚等化合物有望满足未来航空润滑油规格要求。     

酯类油的应用动态

酯类油具有良好的综合性能,介绍了酯类油在生物降解润滑油、合成发动机油、驱动系统用油、金属加工油和动压力轴承油等方面的新应用.为了提高酯类油的抗水解性能,开发了一种新型的多元酸酯,其抗水解性能优于多元醇酯.     

植物油基润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能

采用菜籽油与亚磷酸二正丁酯为原料通过自由基加成反应制备了环境友好植物油基润滑油添加剂(PRO)。利用四球试验与SRV微动摩擦磨损试验对比了PRO与磷酸三甲酚酯(TCP)在饱和多元醇酯基础油(3970)中的减摩、抗磨以及极压性能。结果表明,PRO在不同的载荷、浓度、温度等条件下的摩擦学性能均明显优于TCP。PRO优异的摩擦学特性主要得益于其在摩擦过程与金属表面发生摩擦化学反应,生成含有Fe2O3,Fe3O4,FeP与FePO4的边界润滑薄膜,从而起到极压、抗磨的作用。