隨著現代航空裝備的發(fā)展和汽車工業(yè)的發(fā)展,發(fā)動機潤滑油的需求量不斷增加,性能級別也不斷提高。由于環(huán)保意識的增強,發(fā)動機用油的低排放、低污染的問題越來越突出,在潤滑油品方面,要求低硫化、低磷化、低粘度和排放后低污染的要求越來越嚴格。這些都使得潤滑油的生產技術在不斷改進,油品組成在不斷優(yōu)化,油品的性能及等級在不斷提高,并且極大的促進了潤滑油及添加劑技術的不斷發(fā)展。同時,生物技術、納米技術也在潤滑油中及添加劑中得到廣泛應用。
1潤滑劑性能要求
21世紀是清潔的時代,廢氣排放必須達到超低排放或零排放,汽車及其他用油機具除使用清潔燃料外,還要求潤滑油必須清潔、高質量。潤滑油質量需隨著日益嚴格的環(huán)保要求而不斷提高。
美國是世界上控制汽車廢氣排放最嚴格的國家。早在20世紀60年代,美國就提出了汽車排放要求,那時汽油機使用SC/SD級汽油機油,柴油機以CC級柴油機油為主。到20世紀90年代初,美國通過“清潔空氣法”修正案,要求廢氣排放比80年代初降低40％,出現了SH/GF-1汽油機油、CF-4柴油機油。為滿足排放進一步降低30％的嚴格要求;2000年美國發(fā)表了SL/GF-3汽油機油最新規(guī)格,而柴油機油則在1998年就推出了CH-4規(guī)格。為滿足新的排放標準,汽油機油將達到“SM”/GF-4標1準,而柴油機油2001年就已達到PC-9標準。
歐洲汽車排放要求與美國逐漸趨于相近。歐洲柴油汽車(尤其是柴油轎車)數量多,對柴油車排出的氮氧化物和顆粒物控制較嚴。歐洲從20世紀90年代初實行歐I排放標準,到2000年實行歐Ⅲ標準,柴油機油規(guī)格已從CCMCD4/D5發(fā)展到ACEAE4-98/E5。隨著2005年歐Ⅳ排放標準的執(zhí)行,當更高級別的柴油機油被使用時,還要求油品具有低硫、低磷和低灰分的特點。
國外日益苛刻的環(huán)境要求和潤滑油的發(fā)展對我國潤滑油工業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)。目前,國產品牌潤滑油的中高檔油比例少,且質量檔次跨度較大。以汽油機為例,既有低檔次的SC級油品,也有高檔次的SJ級油品。我國頒布了新的汽車排放標準,擬訂了執(zhí)行歐Ⅱ、歐Ⅲ標準的時間,這將大大推動我國潤滑油質量的提高。
為滿足法規(guī)要求的排放標準,近期和未來汽車均采用電控燃油噴射技術,廣泛安裝催化轉化器,柴油車還要安裝顆粒物過濾器。這些技術的發(fā)展對車用潤滑油發(fā)展提出了新的更高要求[1]。
(1)高檔潤滑油需求量增加,級別不斷提高。
(2)為防止催化轉化器催化劑中毒,潤滑油必須低磷、低硫、低灰分。
(3)提高汽油機油和柴油機油的高溫抗氧化性能、清凈性和分散性。
(4)適應汽車節(jié)能要求,使用多級油和低粘度油。
(5)開發(fā)清潔燃料發(fā)動機油。
(6)適應車輛齒輪油和自動傳動液的新要求。
(7)生物技術在潤滑油中的應用。
生物技術用于研究開發(fā)可降解潤滑油始于20世紀70年代。綠色化學將使生物可降解潤滑油的發(fā)展在21世紀更為迅速[2]。可降解潤滑油無毒,具有良好的潤滑性和粘溫性能,粘度指數高,容易降解生成二氧化碳和水。歐洲、美國和日本已開展了生物降解潤滑油的研究,一些著名廠家已陸續(xù)開發(fā)出了生物降解潤滑油,且有生物降解性能的評定方法。在歐洲,生物降解潤滑劑已占7％左右,北歐一些國家還制定了法規(guī),限制部分礦物潤滑油的使用,以推廣使用生物降解潤滑油。
上海交通大學以開發(fā)生物降解潤滑油劑為目的,對綠色潤滑劑的基礎油進行了改性和氧化機理的研究,篩選得到了一些效果較好的抗氧添加劑,合成了幾個系列的極壓抗磨添加劑,并考察了它們的摩擦學性能,取得良好效果。
2潤滑劑的發(fā)展
20世紀60年代以前,人們選擇潤滑劑一般選擇粘度偏大的潤滑油,認為粘度大易形成油膜,潤滑有保證。然而,潤滑油粘度過大也存在著明顯的缺點:(1)粘度大,分子間內摩擦力大,所做無用功多,效率低;(2)粘度大的油品冷卻效果差,設備易過熱;(3)粘度大在低溫下啟動時易造成干摩擦,損傷機件。
60年代后,由于機械工業(yè)的不斷發(fā)展,對油品質量和使用性能的要求越來越苛刻,因此促進添加劑工業(yè)的迅猛發(fā)展。目前添加劑大致可分為兩大類:一類為影響潤滑油物理性質的添加劑,如降凝劑、增粘劑、粘度指數改進劑、抗泡劑等;另一類在化學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題,但單獨使用常常滿足不了具體機器的使用要求,現在常常是幾種添加劑共同使用,起到協同效果,這就是復劑,它們使?jié)櫥瑒┑男阅艽蠓岣?為現代機械的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
進入21世紀以來,以礦物油為基礎油的潤滑劑的弊端越來越明顯,(1)環(huán)保問題解決不了。盡管添加劑的發(fā)展使?jié)櫥偷陌l(fā)展到了一個相當高的高度,幾乎可以滿足各種機械各種工況的要求,但從環(huán)保角度看,礦物油系潤滑劑存在一個致命的弱點—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,因此開發(fā)新型能源代替礦物油成為當務之急。(3)成本高。隨著礦物油資源的減少,礦物油價格在不斷上升,從經濟的角度考慮也應尋找可替代的、廉價的潤滑劑。
綜上所述,現代環(huán)保要求和裝備技術的迅猛發(fā)展,要求潤滑油品具有更優(yōu)異的性能,具體表現在極壓抗磨劑方面,要求其具有低硫、低磷和低灰分的特點,具有良好的生物降解性,還應能滿足低粘度油品潤滑性的要求,有更好的抗磨性和極壓性能。以及在醇類燃料發(fā)動機油還要具有良好的酸中和能力。這些,都對添加劑提出了更新和更高的要求。
參考文獻
[1] 呂涯,等.潤滑劑的環(huán)境友好化進程概述[J].石油與天然氣化工,2001,4:266～269.
[2] 史宗岡,楊道勝.世界汽車及其潤滑油的發(fā)展與排放的相關性分析[J].潤滑油,2002.
[3] 王汝霖.潤滑劑摩擦化學[M].中國石化出版社,1994.
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