摘要：聚亞烷基二醇（聚醚，PAG）是一種性能優(yōu)良的合成潤滑劑，它是由環(huán)氧乙烷（EO）、環(huán)氧丙烷（PO）、環(huán)氧丁烷（BO）或四氫呋喃（THF）聚合得到的線性聚合物。聚合單體的不同表現(xiàn)出不同的黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)和溶解性等基本的理化性能，同時由于結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)出不同的濁點(diǎn)、氧化安定性和熱安定性。然而PAG中醚鍵的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的性能，如水溶性、水不溶和油溶性，這些特性使聚醚可以應(yīng)用在不同的場合。通過調(diào)節(jié)聚醚鏈中的可變因子（R1、R2、R3、R4、m、n），可以靈活地調(diào)整聚醚產(chǎn)品的性能，如黏壓特性、牽引系數(shù)等，以滿足潤滑油市場多樣性的需求。

關(guān)鍵詞：聚醚；結(jié)構(gòu)；性能；潤滑劑

中圖分類號：TE626.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

聚亞烷基二醇（聚醚，PAG）是一種性能優(yōu)良的合成潤滑劑。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，它可分為水溶性、水不溶和油溶性三種。它是由環(huán)氧乙烷（EO）、環(huán)氧丙烷（PO）、環(huán)氧丁烷（BO）或四氫呋喃（THF）聚合而得的線性聚合物[1]。其結(jié)構(gòu)通式為：

由于聚合原料的不同，導(dǎo)致聚醚的理化性能有所區(qū)別。環(huán)氧乙烷均聚物具有良好的水溶性。環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷共聚，可以改善聚醚的水溶性；環(huán)氧丙烷均聚物，為水不溶產(chǎn)品，是聚醚潤滑劑的理想基礎(chǔ)材料；環(huán)氧丙烷與環(huán)氧丁烷、四氫呋喃的共聚物或環(huán)氧丁烷的均聚物可溶解于礦物油和其他合成油，因此被稱為油溶性聚醚。這一產(chǎn)品的出現(xiàn)極大地豐富了聚醚的產(chǎn)品庫[2]。

水溶性聚醚、水不溶聚醚和油溶性聚醚均可以得到40 ℃運(yùn)動黏度從8～200000 mm2/s的產(chǎn)品，然而各項(xiàng)性能卻因結(jié)構(gòu)的不同有很大區(qū)別。

1聚醚結(jié)構(gòu)與性能

1.1黏度、黏度指數(shù)和傾點(diǎn)

聚醚的黏度、黏度指數(shù)和傾點(diǎn)與分子結(jié)構(gòu)相關(guān)。分子主鏈中的起始劑的類型和比例、環(huán)氧烷烴的類型和比例、封端試劑的類型和濃度、聚合物分子量的大小均可以影響聚醚的黏度、黏度指數(shù)和傾點(diǎn)，詳見表1。當(dāng)環(huán)氧乙烷聚合而成的聚合物隨著分子量的增加，黏度、黏度指數(shù)逐漸增加，然而傾點(diǎn)也出現(xiàn)大幅度的提高，因此環(huán)氧乙烷高聚物一般在室溫條件下，均呈現(xiàn)膏狀或蠟狀物（表1，編號1-3）。需要指出的是，聚環(huán)氧丙烷存在同樣的變化規(guī)律，但傾點(diǎn)只有小幅度的提高（表1，編號4-6），因此為了降低聚環(huán)氧乙烷的傾點(diǎn)，往往通過向聚環(huán)氧乙烷中加入少量的環(huán)氧丙烷來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步增加環(huán)氧烷烴的支鏈長度，可以發(fā)現(xiàn)，黏度指數(shù)與傾點(diǎn)隨著黏度的增加而增加，然而增加的幅度小于聚環(huán)氧丙烷的增加幅度（表1，編號7、8）。表1中編號為9和10的結(jié)果顯示了當(dāng)環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷聚合時，得到聚合物的黏度指數(shù)大幅度提高，傾點(diǎn)大幅度降低；當(dāng)環(huán)氧丙烷與環(huán)氧丁烷共聚時，得到聚合物的黏度指數(shù)與傾點(diǎn)雖然與其他基礎(chǔ)油存在明顯的優(yōu)勢，但是與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚物相比，仍然具有一定的差距（表1，編號11、12）。當(dāng)環(huán)氧烷烴聚合物的端基被烷基或酯基封端后，聚合物的黏度指數(shù)大幅度增加，傾點(diǎn)大幅度降低（表1，編號13-21）；值得一提的是，聚合單體的不同，得到聚合物的黏度指數(shù)、傾點(diǎn)的變化規(guī)律與未封端聚合物一致。然而封端基團(tuán)的正構(gòu)和異構(gòu)的結(jié)構(gòu)差異，使得聚合物的黏度指數(shù)和傾點(diǎn)表現(xiàn)出了較大的差異（表1，編號19、21）。潤滑油2014年第29卷

1.2黏壓特性

黏壓特性表示油品黏度隨壓力的變化關(guān)系，彈性流體潤滑狀態(tài)下的油膜厚度在很大程度上取決于潤滑油的黏壓特性，一般可用下式表示[3]。

黏壓性能的差異一般由黏壓系數(shù)體現(xiàn)，黏壓系數(shù)的大小決定了潤滑油在接觸區(qū)的最小油膜厚度。

聚醚的黏壓系數(shù)主要由聚合物的結(jié)構(gòu)、鏈長和溫度決定的。圖1列出了不同聚醚結(jié)構(gòu)的黏壓系數(shù)關(guān)系圖，從圖中可知，在同一黏度條件下，隨著聚合單體鏈長的增加，聚合物的黏壓系數(shù)逐漸增加；而黏壓系數(shù)與黏度的變化是一致的。

（1）“25PO-50B”表示聚合物以一元醇作為起始劑，PO/EO = 25/75的比例聚合，40 ℃運(yùn)動黏度為50mm2/s。

（2）“50PO-50B”表示聚合物以一元醇作為起始劑，PO/EO = 50/50的比例聚合，40 ℃運(yùn)動黏度為50 mm2/s 。

（3）“100PO-50B”表示聚合物以一元醇作為起始劑，PO/EO = 100/0的比例聚合，40 ℃運(yùn)動黏度為50 mm2/s 。

（4）“100BO-50B”表示聚合物以一元醇作為起始劑，PO/EO = 25/75的比例聚合，40 ℃運(yùn)動黏度為50 mm2/s。

（5）“100BO-110B”表示聚合物以一元醇作為起始劑，PO/EO = 25/75的比例聚合，40 ℃運(yùn)動黏度為110 mm2/s。

起始劑的類型也是影響?zhàn)合禂?shù)的重要因素。圖2列出了不同種類起始劑與黏壓系數(shù)的關(guān)系圖，從圖中可知，隨著起始劑中羥基數(shù)目的增加，黏壓系數(shù)逐漸增加，然而增加的幅度趨于緩和。

1.3牽引系數(shù)

牽引系數(shù)表示潤滑油傳遞動力元件所傳遞的切向力與作用在牽引元件上法向力的比值，它與滑移率有關(guān)，即滑移速度與滾動速度的比值，然而油品的分子結(jié)構(gòu)是決定牽引系數(shù)的根本原因。由于牽引系數(shù)決定了油品防滑移性能，因此在變速器等應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。

聚醚牽引系數(shù)的大小主要取決于醚鏈結(jié)構(gòu)和環(huán)氧烷烴側(cè)鏈的長短。圖4列出了不同結(jié)構(gòu)聚醚在同一測試條件下，牽引系數(shù)的大小關(guān)系。從圖中可知，環(huán)氧乙烷均聚物的牽引系數(shù)最低，然而由于其在空氣中極易吸收水分，從而對黏度和抗腐蝕性產(chǎn)生不良影響；而且，在高溫條件下，容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。這些原因?qū)е铝谁h(huán)氧乙烷均聚物的應(yīng)用范圍受到限制。隨著聚合單體烷基鏈的增長，牽引系數(shù)也在逐漸增加，因此采用不同環(huán)氧烷烴混聚的方式可以克服環(huán)氧乙烷均聚物的缺點(diǎn)，同時維持較低的牽引系數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)EO/PO/THF/Oxp混聚時，得到了滿意的結(jié)果（圖4中樣品5）。

1.4溶解性能

聚醚溶解性能在很大程度上取決于聚醚分子中環(huán)氧烷烴的類型、比例和端基結(jié)構(gòu)。根據(jù)其溶解度的大小可以將聚醚分為水溶性、水不溶和油溶性三種。

環(huán)氧乙烷均聚物完全可以溶于水中；隨著環(huán)氧乙烷比例的下降，環(huán)氧丙烷比例的上升，聚合物的水溶性逐漸下降；當(dāng)環(huán)氧乙烷的比例小于25%時，聚合物在水中的溶解度大幅下降，被稱為水不溶性聚醚[4]。需要指出的是，聚醚在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，在水中析出的溫度點(diǎn)被稱為濁點(diǎn)。聚醚濁點(diǎn)的大小由聚醚的分子量和環(huán)氧乙烷的比例共同決定。相同環(huán)氧乙烷含量的聚醚結(jié)構(gòu)，增加分子量，濁點(diǎn)下降；相同分子量情況下，增加環(huán)氧乙烷的含量，濁點(diǎn)升高。其他因素也可以影響聚醚的濁點(diǎn)，如溶液中鹽的濃度、酸和堿的濃度等[5]。

1.5氧化安定性

與礦物油和其他合成油相比，聚醚的氧化安定性并不出色。聚醚在氧氣的存在下，高溫時容易發(fā)生醚鍵的斷裂，生成羰基化合物和羧酸，這些物質(zhì)并最終降解為小分子化合物而揮發(fā)，不生成沉積物和膠狀物質(zhì)，因此聚醚被認(rèn)為具有好的高溫清凈性[7]。

抗氧劑可以很好地阻止聚醚的氧化變質(zhì)，如芳胺、硫氮雜蒽型的抗氧劑對聚醚具有明顯的抗氧效果[8]，這類抗氧劑通過捕獲自由基來阻止油品生成酸性物質(zhì)、漆膜和沉積物，抑制黏度的增加。當(dāng)油品中產(chǎn)生一系列自由基時，抗氧劑可以通過氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)來捕獲過氧化物自由基和氧化物自由基上的電子，同時也可以捕獲烷基自由基的電子，可以三次捕獲自由基電子，從而起到抗氧劑的抗氧作用。

1.6熱安定性

熱安定性是指在規(guī)定的試驗(yàn)溫度及時間條件下，在隔絕空氣的狀態(tài)中，因受熱發(fā)生熱裂解和熱聚合時所表現(xiàn)出的熱穩(wěn)定性。一般來講，聚醚在260 ℃時作為熱傳導(dǎo)液可以長時間使用，性能保持穩(wěn)定。然而當(dāng)加熱溫度繼續(xù)上升至315 ℃時，熱分解明顯增加；在密閉體系中，維持1.5 h，體系壓力增加359 kPa，聚醚40 ℃黏度下降40%，酸值增加0.7 mgKOH/g；在敞開體系中維持6 h，聚醚蒸發(fā)損失達(dá)到34%，40 ℃黏度下降34%。因此聚醚一般在不高于260 ℃的溫度條件下作為熱傳導(dǎo)液使用。

熱安定性與聚合物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。聚醚結(jié)構(gòu)中含有甲基、亞甲基、次甲基、次亞甲基等烷基基團(tuán)，這些基團(tuán)的熱穩(wěn)定性依次降低，因此可以根據(jù)聚醚結(jié)構(gòu)中含有烷基基團(tuán)類型的比例判斷聚合物的熱安定性的優(yōu)劣。

2總結(jié)

聚醚是一類獨(dú)特的合成潤滑劑，由于結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)出不同的黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)和溶解性等基本的理化指標(biāo)，同時由于結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)出不同的濁點(diǎn)、氧化安定性和熱安定性。然而醚鍵的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的性能，如水溶性、水不溶和油溶性等，這些特性使聚醚可以應(yīng)用在不同的場合。

通過調(diào)節(jié)聚醚鏈中的可變因子（R1、R2、R3、R4、m、n），可以靈活地調(diào)整聚醚產(chǎn)品的性能，如黏壓特性、牽引系數(shù)等，以滿足潤滑油市場多樣性的需求。聚醚的這些特點(diǎn)為它的實(shí)際應(yīng)用開辟了廣闊前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程亮. 聚亞烷基二醇制備方法概述＼[J＼]. 潤滑油， 2012， 27（2）： 35-42.

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＼[5＼] 苑仁旭， 郭建國， 朱誠身，等. EO/PO無規(guī)共聚醚的濁點(diǎn)研究＼[J＼]. 東華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2006（2）： 30-34.

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＼[7＼] Greaves M.Oil Soluble Synthetic Polyalkylene Glycols＼[J＼]. Lube Magazine， 2011， 104（77）： 21-24.

＼[8＼] 程亮，李洪偉，孔令杰，等. 油溶性聚醚的制備及其抗氧化性能考察＼[J＼]. 石油煉制與化工， 2014， 45（6）： 86-89.

1.4溶解性能

聚醚溶解性能在很大程度上取決于聚醚分子中環(huán)氧烷烴的類型、比例和端基結(jié)構(gòu)。根據(jù)其溶解度的大小可以將聚醚分為水溶性、水不溶和油溶性三種。

環(huán)氧乙烷均聚物完全可以溶于水中；隨著環(huán)氧乙烷比例的下降，環(huán)氧丙烷比例的上升，聚合物的水溶性逐漸下降；當(dāng)環(huán)氧乙烷的比例小于25%時，聚合物在水中的溶解度大幅下降，被稱為水不溶性聚醚[4]。需要指出的是，聚醚在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，在水中析出的溫度點(diǎn)被稱為濁點(diǎn)。聚醚濁點(diǎn)的大小由聚醚的分子量和環(huán)氧乙烷的比例共同決定。相同環(huán)氧乙烷含量的聚醚結(jié)構(gòu)，增加分子量，濁點(diǎn)下降；相同分子量情況下，增加環(huán)氧乙烷的含量，濁點(diǎn)升高。其他因素也可以影響聚醚的濁點(diǎn)，如溶液中鹽的濃度、酸和堿的濃度等[5]。

1.5氧化安定性

與礦物油和其他合成油相比，聚醚的氧化安定性并不出色。聚醚在氧氣的存在下，高溫時容易發(fā)生醚鍵的斷裂，生成羰基化合物和羧酸，這些物質(zhì)并最終降解為小分子化合物而揮發(fā)，不生成沉積物和膠狀物質(zhì)，因此聚醚被認(rèn)為具有好的高溫清凈性[7]。

抗氧劑可以很好地阻止聚醚的氧化變質(zhì)，如芳胺、硫氮雜蒽型的抗氧劑對聚醚具有明顯的抗氧效果[8]，這類抗氧劑通過捕獲自由基來阻止油品生成酸性物質(zhì)、漆膜和沉積物，抑制黏度的增加。當(dāng)油品中產(chǎn)生一系列自由基時，抗氧劑可以通過氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)來捕獲過氧化物自由基和氧化物自由基上的電子，同時也可以捕獲烷基自由基的電子，可以三次捕獲自由基電子，從而起到抗氧劑的抗氧作用。

1.6熱安定性

熱安定性是指在規(guī)定的試驗(yàn)溫度及時間條件下，在隔絕空氣的狀態(tài)中，因受熱發(fā)生熱裂解和熱聚合時所表現(xiàn)出的熱穩(wěn)定性。一般來講，聚醚在260 ℃時作為熱傳導(dǎo)液可以長時間使用，性能保持穩(wěn)定。然而當(dāng)加熱溫度繼續(xù)上升至315 ℃時，熱分解明顯增加；在密閉體系中，維持1.5 h，體系壓力增加359 kPa，聚醚40 ℃黏度下降40%，酸值增加0.7 mgKOH/g；在敞開體系中維持6 h，聚醚蒸發(fā)損失達(dá)到34%，40 ℃黏度下降34%。因此聚醚一般在不高于260 ℃的溫度條件下作為熱傳導(dǎo)液使用。

熱安定性與聚合物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。聚醚結(jié)構(gòu)中含有甲基、亞甲基、次甲基、次亞甲基等烷基基團(tuán)，這些基團(tuán)的熱穩(wěn)定性依次降低，因此可以根據(jù)聚醚結(jié)構(gòu)中含有烷基基團(tuán)類型的比例判斷聚合物的熱安定性的優(yōu)劣。

2總結(jié)

聚醚是一類獨(dú)特的合成潤滑劑，由于結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)出不同的黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)和溶解性等基本的理化指標(biāo)，同時由于結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)出不同的濁點(diǎn)、氧化安定性和熱安定性。然而醚鍵的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的性能，如水溶性、水不溶和油溶性等，這些特性使聚醚可以應(yīng)用在不同的場合。

通過調(diào)節(jié)聚醚鏈中的可變因子（R1、R2、R3、R4、m、n），可以靈活地調(diào)整聚醚產(chǎn)品的性能，如黏壓特性、牽引系數(shù)等，以滿足潤滑油市場多樣性的需求。聚醚的這些特點(diǎn)為它的實(shí)際應(yīng)用開辟了廣闊前景。

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＼[8＼] 程亮，李洪偉，孔令杰，等. 油溶性聚醚的制備及其抗氧化性能考察＼[J＼]. 石油煉制與化工， 2014， 45（6）： 86-89.

1.4溶解性能

聚醚溶解性能在很大程度上取決于聚醚分子中環(huán)氧烷烴的類型、比例和端基結(jié)構(gòu)。根據(jù)其溶解度的大小可以將聚醚分為水溶性、水不溶和油溶性三種。

環(huán)氧乙烷均聚物完全可以溶于水中；隨著環(huán)氧乙烷比例的下降，環(huán)氧丙烷比例的上升，聚合物的水溶性逐漸下降；當(dāng)環(huán)氧乙烷的比例小于25%時，聚合物在水中的溶解度大幅下降，被稱為水不溶性聚醚[4]。需要指出的是，聚醚在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，在水中析出的溫度點(diǎn)被稱為濁點(diǎn)。聚醚濁點(diǎn)的大小由聚醚的分子量和環(huán)氧乙烷的比例共同決定。相同環(huán)氧乙烷含量的聚醚結(jié)構(gòu)，增加分子量，濁點(diǎn)下降；相同分子量情況下，增加環(huán)氧乙烷的含量，濁點(diǎn)升高。其他因素也可以影響聚醚的濁點(diǎn)，如溶液中鹽的濃度、酸和堿的濃度等[5]。

1.5氧化安定性

與礦物油和其他合成油相比，聚醚的氧化安定性并不出色。聚醚在氧氣的存在下，高溫時容易發(fā)生醚鍵的斷裂，生成羰基化合物和羧酸，這些物質(zhì)并最終降解為小分子化合物而揮發(fā)，不生成沉積物和膠狀物質(zhì)，因此聚醚被認(rèn)為具有好的高溫清凈性[7]。

抗氧劑可以很好地阻止聚醚的氧化變質(zhì)，如芳胺、硫氮雜蒽型的抗氧劑對聚醚具有明顯的抗氧效果[8]，這類抗氧劑通過捕獲自由基來阻止油品生成酸性物質(zhì)、漆膜和沉積物，抑制黏度的增加。當(dāng)油品中產(chǎn)生一系列自由基時，抗氧劑可以通過氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)來捕獲過氧化物自由基和氧化物自由基上的電子，同時也可以捕獲烷基自由基的電子，可以三次捕獲自由基電子，從而起到抗氧劑的抗氧作用。

1.6熱安定性

熱安定性是指在規(guī)定的試驗(yàn)溫度及時間條件下，在隔絕空氣的狀態(tài)中，因受熱發(fā)生熱裂解和熱聚合時所表現(xiàn)出的熱穩(wěn)定性。一般來講，聚醚在260 ℃時作為熱傳導(dǎo)液可以長時間使用，性能保持穩(wěn)定。然而當(dāng)加熱溫度繼續(xù)上升至315 ℃時，熱分解明顯增加；在密閉體系中，維持1.5 h，體系壓力增加359 kPa，聚醚40 ℃黏度下降40%，酸值增加0.7 mgKOH/g；在敞開體系中維持6 h，聚醚蒸發(fā)損失達(dá)到34%，40 ℃黏度下降34%。因此聚醚一般在不高于260 ℃的溫度條件下作為熱傳導(dǎo)液使用。

熱安定性與聚合物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。聚醚結(jié)構(gòu)中含有甲基、亞甲基、次甲基、次亞甲基等烷基基團(tuán)，這些基團(tuán)的熱穩(wěn)定性依次降低，因此可以根據(jù)聚醚結(jié)構(gòu)中含有烷基基團(tuán)類型的比例判斷聚合物的熱安定性的優(yōu)劣。

2總結(jié)

聚醚是一類獨(dú)特的合成潤滑劑，由于結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)出不同的黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)和溶解性等基本的理化指標(biāo)，同時由于結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)出不同的濁點(diǎn)、氧化安定性和熱安定性。然而醚鍵的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的性能，如水溶性、水不溶和油溶性等，這些特性使聚醚可以應(yīng)用在不同的場合。

通過調(diào)節(jié)聚醚鏈中的可變因子（R1、R2、R3、R4、m、n），可以靈活地調(diào)整聚醚產(chǎn)品的性能，如黏壓特性、牽引系數(shù)等，以滿足潤滑油市場多樣性的需求。聚醚的這些特點(diǎn)為它的實(shí)際應(yīng)用開辟了廣闊前景。

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