丁婭 陳炳耀 楊善杰
摘 要:介紹了石油添加劑的基本性能、基本要求、分類標(biāo)準(zhǔn)及其在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r,環(huán)境保護(hù)法規(guī)對添加劑的影響,環(huán)境和法規(guī)對添加劑的限制和禁用等。
關(guān)鍵詞:添加劑;分類;發(fā)展;環(huán)保
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.006
1 添加劑性能及基本要求
潤滑油主要由基礎(chǔ)油和添加劑組成,其中基礎(chǔ)油是主要組分起到潤滑油的主要作用,通過改變傳統(tǒng)的石油煉制方法已經(jīng)難以滿足當(dāng)今發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展需求,所以對添加劑的使用已成為最佳的選擇。添加劑是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)潤滑油某些性能的不足,雖然加入量少但效果顯著。一般工業(yè)潤滑油添加劑占比10%以下,內(nèi)燃機(jī)油其添加劑成分占到20%左右,而對于高堿值的船用氣缸油添加劑能占30%以上。
研發(fā)人員通過大量實(shí)驗(yàn),尋找出各種添加劑的最佳組合,既能使?jié)櫥瑒┻_(dá)到其特定性能,又能節(jié)省加入量,這就是判斷潤滑油品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。對目前市場上的主流品牌潤滑油來說,基礎(chǔ)油的品質(zhì)差異性越來越小,主要區(qū)別就在于對添加劑的使用,對不同的成品油,里面的添加劑品種、類型、劑量及配方各有不同[1]。例如很多用戶在選用齒輪油時(shí)認(rèn)為油的粘度越高,油膜越厚,潤滑越可靠,而油粘度低時(shí)油膜薄,易使油膜破裂,因而偏愛高粘度油。這種觀點(diǎn)是很片面,因?yàn)橛袠O壓抗磨添加劑的潤滑油的油膜的強(qiáng)度主要是依靠添加劑的性能,油膜的厚薄起到較小的作用,與此相反,油粘度高反而使?jié)櫥偷牧鲃幼枇ψ兇?、流動性變差及傳熱性能差,因此在同等的質(zhì)量檔次下,粘度低的油是反而是最好的選擇?;诃h(huán)保節(jié)能的要求,低粘度化是所有潤滑油品的發(fā)展趨勢,添加劑的作用將變得更加重要,也促使我們要不斷地去開發(fā)出更高性能的添加劑來滿足油品的發(fā)展需求。
2 國內(nèi)石油添加劑的分類標(biāo)準(zhǔn)
國內(nèi)石油添加劑分類只有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),沒有國家標(biāo)準(zhǔn)。采用SH/T 0389-92對添加劑進(jìn)行分類,這類產(chǎn)品的類別是用漢語拼音字母“T”來表示。
2.1 石油添加劑按照運(yùn)用場所進(jìn)行分類
石油添加劑按運(yùn)用場所可以分為潤滑劑添加劑、燃料添加劑、復(fù)合添加劑和其它的一些添加劑種類。
2.1.1 不同類別的添加劑按狀態(tài)
目前,潤滑劑的常用類型有液體潤滑劑、半液體潤滑劑和固體潤滑劑,這種分類方法是根據(jù)其狀態(tài)進(jìn)行劃分的。同時(shí)液體潤滑油包括:礦物油系潤滑油、合成油系潤滑油、水基潤滑劑(包括水、乳化液、水和其他物質(zhì)的混合物);半液體潤滑劑包括:有機(jī)脂、無機(jī)脂;固體潤滑劑包括:金屬化合物、其他無機(jī)物和有機(jī)物質(zhì)。
2.2 添加劑在國內(nèi)外的發(fā)展情況
2.2.1 添加劑在國外的發(fā)展情況
在20世紀(jì)30年代前,直餾礦物油是潤滑油中最普遍使用的原料,添加劑幾乎不被使用,在當(dāng)時(shí)這就完全可以滿足發(fā)動機(jī)的潤滑需求。到了20世紀(jì)50年代,國外添加劑運(yùn)用在潤滑油中有了很大的發(fā)展,主要是運(yùn)用到內(nèi)燃機(jī)油與工業(yè)動力設(shè)備上。內(nèi)燃機(jī)油的使用在潤滑油中所占比例較大,進(jìn)而對添加劑的使用量也變得很大,種類也隨著變多。較長時(shí)間以來,有效地提高內(nèi)燃機(jī)油的性能成為國外潤滑油添加劑發(fā)展上的主攻方向;而在50年代的后期,使用復(fù)合金屬清凈劑與抗氧抗腐蝕劑成為潤滑油中最重要的突破,這種突破能適應(yīng)當(dāng)時(shí)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)所應(yīng)具備的一系列的需求[2]。但是,僅使用這些添加劑進(jìn)行調(diào)配,不僅加入量高,性能也不太好。隨著車輛數(shù)量的劇增,汽車開停次數(shù)的增加,一系列問題又接著產(chǎn)生,如低溫油泥、高溫積碳等雜質(zhì)的產(chǎn)生,使得發(fā)動機(jī)曲軸箱的運(yùn)轉(zhuǎn)受到影響……這一系列的問題都需要不同類型的添加劑來進(jìn)行改善。
添加劑在國外潤滑劑中的加入成為人們較為關(guān)注的問題,為了能更好地適應(yīng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,潤滑油的性能在不斷地提高,這就促進(jìn)了新組分的添加劑和復(fù)合添加劑的研究;到了1990年,西方國家的潤滑油添加劑的年銷量接近2.2Mt;到90年代末期,添加劑的生產(chǎn)公司面臨的兼并和合并的情況極為嚴(yán)重。這些面臨的壓力主要來自于用戶、政府、發(fā)動機(jī)制造廠的壓力,正是這些壓力推動著添加劑行業(yè)的發(fā)展[3]。
2.2.2 添加劑在國內(nèi)的發(fā)展情況
我國在潤滑油添加劑方面的起步比較晚,從烷基萘降凝劑在1954年被生產(chǎn)以來,添加劑在我國才有了較大的發(fā)展,到了50年代的末期,我國對添加劑的研究才有了比較系統(tǒng)的投入。而在70年代,清凈劑、降凝劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑等都相繼問世,我國在潤滑油添加劑的生產(chǎn)能力基本上能適應(yīng)當(dāng)時(shí)國內(nèi)油品的需求。到了80年代,我國在新添加劑的開發(fā)、研制上投入了更多的人力、物力和財(cái)力,同時(shí)學(xué)習(xí)了國外添加劑的生產(chǎn)技術(shù),尤其在反應(yīng)設(shè)備與監(jiān)控方面的技術(shù)。到80年代末,我國新開發(fā)并投入的新產(chǎn)品有極壓劑、抗磨劑、金屬減活劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑等系列品種[4]。
除此之外添加劑的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化,低檔的添加劑產(chǎn)量在減少或淘汰,而高檔的產(chǎn)量在增加,當(dāng)前我國在一些主要添加劑品種上與國外不相上下,但質(zhì)量上還存在明顯不足。我國自從加入到WTO后,較多的添加劑公司陸續(xù)進(jìn)入到中國,添加劑行業(yè)面臨激烈的競爭,這促使我們不斷地壯大自己,進(jìn)而縮小與國外添加劑的差距,同時(shí)結(jié)合我國國情,不斷地發(fā)展自己的添加劑產(chǎn)業(yè)。
3 環(huán)境對添加劑的影響[5-10]
近10年以來,由于潤滑油和工業(yè)液體進(jìn)入環(huán)境,開始讓人們意識到這些液體給環(huán)境帶來的影響,特別是對水生植物和動物的影響較為明顯。這些問題在工業(yè)發(fā)達(dá)國家不僅僅引起政府的高度重視,在社會上也產(chǎn)生了較大的影響,并成立了很多環(huán)境保護(hù)組織。
例如在40~50年代,特別是美國小汽車急劇增加,使得環(huán)境污染和城市交通阻塞,汽車開停次數(shù)的增加和以較低的速度在運(yùn)轉(zhuǎn),這迫使汽車的曲軸箱的溫度較低,從而使得燃料烴和水分不能輕易地從潤滑油中進(jìn)行排出,使得漆膜與油泥沉積物等增加。在排氣中容易滲透、泄露、溢出和處理不當(dāng)?shù)龋@些問題都會使?jié)櫥瑒┻M(jìn)入到環(huán)境中,其次人們增設(shè)了正壓曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)PVC,這樣一來使?jié)櫥椭械钠崮づc油泥沉積物的生成趨勢更加嚴(yán)重。大量水汽產(chǎn)生并部分冷凝下來生成大量的乳化泥,使得管道及濾網(wǎng)阻塞,嚴(yán)重的影響到了曲軸箱正常的使用。為了解決這種情況,研發(fā)人員開發(fā)出丁二酰亞胺才使低溫油泥的問題得到解決。
還比如,人們用硫化鯨魚油作為油性劑與極壓劑并運(yùn)用在齒輪油、導(dǎo)軌油、蒸汽氣缸油、汽油機(jī)磨合油和潤滑脂中并得到廣泛運(yùn)用,產(chǎn)量迅速增加。由于對鯨魚油需求增加,1970年達(dá)7500t,這導(dǎo)致世界捕鯨量急劇增加,鯨魚的數(shù)量銳減甚至瀕臨滅絕。從生態(tài)平衡的角度考慮,在1970年6月,禁止捕鯨的法令在美國政府被通過,鯨魚油及鯨魚的副產(chǎn)品被禁止使用,這迫使添加劑的原料和制備工藝面臨改變,于是引起科研人員尋找鯨魚替代品的熱潮。多種硫化鯨魚油的代用品經(jīng)過多年研究相繼問世。環(huán)境對于添加劑的發(fā)展提供了動力,添加劑的發(fā)展也給環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。
但一些添加劑對環(huán)境也會帶來危害,尤其當(dāng)今社會對排氣要求更嚴(yán)格,這迫使有毒的常用添加劑被取締,一些新的添加劑組分復(fù)合劑被開發(fā)和問世。比如德國的“藍(lán)色天使”規(guī)定的生物降解潤滑脂的要求:低毒(最大WGK1)和無氯、氮,潤滑脂中含氯及氮的化合物被禁止使用。添加劑會給環(huán)境帶來危害,環(huán)境也會在添加劑的發(fā)展中起到阻礙作用。
4 總結(jié)
添加劑對提高油品的質(zhì)量和增加油品的品種起關(guān)鍵的作用。但添加劑也不可能是萬能的,它不能改變油品的品質(zhì),由次變好,只能說添加劑是提高油品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。是潤滑油特殊組分的重要因素之一,同時(shí)也取決于基礎(chǔ)油的質(zhì)量和加入油品添加劑的配方,這二者缺一不可。
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作者簡介:丁婭(1993-),女,云南羅平人,本科,研究方向:潤滑劑、制動液。