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隨著現(xiàn)代航空裝備的發(fā)展和汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的需求量不斷增加,性能級(jí)別也不斷提高。由于環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),發(fā)動(dòng)機(jī)用油的低排放、低污染的問(wèn)題越來(lái)越突出,在潤(rùn)滑油品方面,要求低硫化、低磷化、低粘度和排放后低污染的要求越來(lái)越嚴(yán)格。這些都使得潤(rùn)滑油的生產(chǎn)技術(shù)在不斷改進(jìn),油品組成在不斷優(yōu)化,油品的性能及等級(jí)在不斷提高,并且極大的促進(jìn)了潤(rùn)滑油及添加劑技術(shù)的不斷發(fā)展。同時(shí),生物技術(shù)、納米技術(shù)也在潤(rùn)滑油中及添加劑中得到廣泛應(yīng)用。
1潤(rùn)滑劑性能要求
21世紀(jì)是清潔的時(shí)代,廢氣排放必須達(dá)到超低排放或零排放,汽車(chē)及其他用油機(jī)具除使用清潔燃料外,還要求潤(rùn)滑油必須清潔、高質(zhì)量。潤(rùn)滑油質(zhì)量需隨著日益嚴(yán)格的環(huán)保要求而不斷提高。
美國(guó)是世界上控制汽車(chē)廢氣排放最嚴(yán)格的國(guó)家。早在20世紀(jì)60年代,美國(guó)就提出了汽車(chē)排放要求,那時(shí)汽油機(jī)使用SC/SD級(jí)汽油機(jī)油,柴油機(jī)以CC級(jí)柴油機(jī)油為主。到20世紀(jì)90年代初,美國(guó)通過(guò)“清潔空氣法”修正案,要求廢氣排放比80年代初降低40％,出現(xiàn)了SH/GF-1汽油機(jī)油、CF-4柴油機(jī)油。為滿足排放進(jìn)一步降低30％的嚴(yán)格要求;2000年美國(guó)發(fā)表了SL/GF-3汽油機(jī)油最新規(guī)格,而柴油機(jī)油則在1998年就推出了CH-4規(guī)格。為滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn),汽油機(jī)油將達(dá)到“SM”/GF-4標(biāo)1準(zhǔn),而柴油機(jī)油2001年就已達(dá)到PC-9標(biāo)準(zhǔn)。
歐洲汽車(chē)排放要求與美國(guó)逐漸趨于相近。歐洲柴油汽車(chē)(尤其是柴油轎車(chē))數(shù)量多,對(duì)柴油車(chē)排出的氮氧化物和顆粒物控制較嚴(yán)。歐洲從20世紀(jì)90年代初實(shí)行歐I排放標(biāo)準(zhǔn),到2000年實(shí)行歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn),柴油機(jī)油規(guī)格已從CCMCD4/D5發(fā)展到ACEAE4-98/E5。隨著2005年歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行,當(dāng)更高級(jí)別的柴油機(jī)油被使用時(shí),還要求油品具有低硫、低磷和低灰分的特點(diǎn)。
國(guó)外日益苛刻的環(huán)境要求和潤(rùn)滑油的發(fā)展對(duì)我國(guó)潤(rùn)滑油工業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。目前,國(guó)產(chǎn)品牌潤(rùn)滑油的中高檔油比例少,且質(zhì)量檔次跨度較大。以汽油機(jī)為例,既有低檔次的SC級(jí)油品,也有高檔次的SJ級(jí)油品。我國(guó)頒布了新的汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn),擬訂了執(zhí)行歐Ⅱ、歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間,這將大大推動(dòng)我國(guó)潤(rùn)滑油質(zhì)量的提高。
為滿足法規(guī)要求的排放標(biāo)準(zhǔn),近期和未來(lái)汽車(chē)均采用電控燃油噴射技術(shù),廣泛安裝催化轉(zhuǎn)化器,柴油車(chē)還要安裝顆粒物過(guò)濾器。這些技術(shù)的發(fā)展對(duì)車(chē)用潤(rùn)滑油發(fā)展提出了新的更高要求[1]。
(1)高檔潤(rùn)滑油需求量增加,級(jí)別不斷提高。
(2)為防止催化轉(zhuǎn)化器催化劑中毒,潤(rùn)滑油必須低磷、低硫、低灰分。
(3)提高汽油機(jī)油和柴油機(jī)油的高溫抗氧化性能、清凈性和分散性。
(4)適應(yīng)汽車(chē)節(jié)能要求,使用多級(jí)油和低粘度油。
(5)開(kāi)發(fā)清潔燃料發(fā)動(dòng)機(jī)油。
(6)適應(yīng)車(chē)輛齒輪油和自動(dòng)傳動(dòng)液的新要求。
(7)生物技術(shù)在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用。
生物技術(shù)用于研究開(kāi)發(fā)可降解潤(rùn)滑油始于20世紀(jì)70年代。綠色化學(xué)將使生物可降解潤(rùn)滑油的發(fā)展在21世紀(jì)更為迅速[2]?？山到鉂?rùn)滑油無(wú)毒,具有良好的潤(rùn)滑性和粘溫性能,粘度指數(shù)高,容易降解生成二氧化碳和水。歐洲、美國(guó)和日本已開(kāi)展了生物降解潤(rùn)滑油的研究,一些著名廠家已陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了生物降解潤(rùn)滑油,且有生物降解性能的評(píng)定方法。在歐洲,生物降解潤(rùn)滑劑已占7％左右,北歐一些國(guó)家還制定了法規(guī),限制部分礦物潤(rùn)滑油的使用,以推廣使用生物降解潤(rùn)滑油。
上海交通大學(xué)以開(kāi)發(fā)生物降解潤(rùn)滑油劑為目的,對(duì)綠色潤(rùn)滑劑的基礎(chǔ)油進(jìn)行了改性和氧化機(jī)理的研究,篩選得到了一些效果較好的抗氧添加劑,合成了幾個(gè)系列的極壓抗磨添加劑,并考察了它們的摩擦學(xué)性能,取得良好效果。
2潤(rùn)滑劑的發(fā)展
20世紀(jì)60年代以前,人們選擇潤(rùn)滑劑一般選擇粘度偏大的潤(rùn)滑油,認(rèn)為粘度大易形成油膜,潤(rùn)滑有保證。然而,潤(rùn)滑油粘度過(guò)大也存在著明顯的缺點(diǎn):(1)粘度大,分子間內(nèi)摩擦力大,所做無(wú)用功多,效率低;(2)粘度大的油品冷卻效果差,設(shè)備易過(guò)熱;(3)粘度大在低溫下啟動(dòng)時(shí)易造成干摩擦,損傷機(jī)件。
60年代后,由于機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)油品質(zhì)量和使用性能的要求越來(lái)越苛刻,因此促進(jìn)添加劑工業(yè)的迅猛發(fā)展。目前添加劑大致可分為兩大類:一類為影響潤(rùn)滑油物理性質(zhì)的添加劑,如降凝劑、增粘劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、抗泡劑等;另一類在化學(xué)方面起作用的添加劑,如各種抗氧劑、防銹劑、清凈分散劑、極壓抗磨劑等[3]。其中每一種添加劑都只能解決某一方面的問(wèn)題,但單獨(dú)使用常常滿足不了具體機(jī)器的使用要求,現(xiàn)在常常是幾種添加劑共同使用,起到協(xié)同效果,這就是復(fù)劑,它們使?jié)櫥瑒┑男阅艽蠓岣?為現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),以礦物油為基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑劑的弊端越來(lái)越明顯,(1)環(huán)保問(wèn)題解決不了。盡管添加劑的發(fā)展使?jié)櫥偷陌l(fā)展到了一個(gè)相當(dāng)高的高度,幾乎可以滿足各種機(jī)械各種工況的要求,但從環(huán)保角度看,礦物油系潤(rùn)滑劑存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)—難處理、污染環(huán)境。(2)礦物資源的有限性。礦物資源是不可再生資源,因此開(kāi)發(fā)新型能源代替礦物油成為當(dāng)務(wù)之急。(3)成本高。隨著礦物油資源的減少,礦物油價(jià)格在不斷上升,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮也應(yīng)尋找可替代的、廉價(jià)的潤(rùn)滑劑。
綜上所述,現(xiàn)代環(huán)保要求和裝備技術(shù)的迅猛發(fā)展,要求潤(rùn)滑油品具有更優(yōu)異的性能,具體表現(xiàn)在極壓抗磨劑方面,要求其具有低硫、低磷和低灰分的特點(diǎn),具有良好的生物降解性,還應(yīng)能滿足低粘度油品潤(rùn)滑性的要求,有更好的抗磨性和極壓性能。以及在醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)油還要具有良好的酸中和能力。這些,都對(duì)添加劑提出了更新和更高的要求。
參考文獻(xiàn)
[1] 呂涯,等.潤(rùn)滑劑的環(huán)境友好化進(jìn)程概述[J].石油與天然氣化工,2001,4:266～269.
[2] 史宗岡,楊道勝.世界汽車(chē)及其潤(rùn)滑油的發(fā)展與排放的相關(guān)性分析[J].潤(rùn)滑油,2002.
[3] 王汝霖.潤(rùn)滑劑摩擦化學(xué)[M].中國(guó)石化出版社,1994.
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