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        潤滑油極壓抗磨劑發(fā)展狀況

        日期:2013-02-18 來(lái)源:凱必特化工 點(diǎn)擊:

        1、國外潤滑油極壓抗磨劑發(fā)展狀況

        極壓抗磨劑是現代潤滑油五大添加劑之一,抗磨劑能減少或防止金屬之間的接觸,同時(shí),還產(chǎn)生一種滑動(dòng)作用,極壓劑能與金屬表面產(chǎn)生化學(xué)反應,形成保護膜,如硫化亞鐵(FeS)、三氯化鐵(FeCl3)、氯化亞鐵(FeCl2)以及鐵的有機磷酸鹽或無(wú)機磷酸鹽膜等,從而減少金屬表面之間的直接接觸,減少摩擦。由于大多數化合物都兼備極壓劑和抗磨劑的作用,故統稱(chēng)為極壓抗磨劑。

        極壓抗磨劑在國外油品中早已使用,主要用在曲軸箱發(fā)動(dòng)機油、自動(dòng)傳動(dòng)液、后軸液、手控及動(dòng)力傳動(dòng)液等汽車(chē)領(lǐng)域和金屬切削油、高壓液壓油及齒輪油等工業(yè)應用方面,50年代隨著(zhù)機械設備更新,工作條件變得較為苛刻,在這一期間,氯化石蠟、各種磷酸酯及二硫化物得到廣泛采用,而有些傳動(dòng)方式要求添加劑具有抗磨損與降低摩擦系數的功能,國外大多使用硫化鯨魚(yú)油,后來(lái)發(fā)展為各種硫化鯨魚(yú)油品及含磷的酯類(lèi)化合物及其胺鹽。

        70年代以后,齒輪油、液壓油極壓抗磨劑用量增大,并且極壓抗磨劑趨于定型。

        汽車(chē)齒輪油用極壓抗磨劑有①環(huán)烷酸鉛—活性硫型(含氯活不含氯);②硫—磷—氯—鋅型;③硫—磷型。由于環(huán)烷酸鉛對氧化有催化作用,抗乳化性不好,在較高溫度下易生產(chǎn)沉淀等缺點(diǎn);而氯化物易水解而生成氯化氫,引起金屬腐蝕。所以環(huán)烷酸鉛與硫極壓劑復合的極壓抗磨劑和硫—磷—氯—鋅型極壓抗磨劑已被具有優(yōu)點(diǎn)的硫—磷型添加劑取代,這是因為硫—磷型添加劑為無(wú)灰產(chǎn)品,熱安定性好。工業(yè)齒輪油極壓抗磨劑有①環(huán)烷酸鉛—活性硫型;②以硫化脂肪為基礎的硫—磷型;③以硫化烴類(lèi)為基礎的硫磷型。同汽車(chē)齒輪油極壓抗磨劑一樣,目前已取消環(huán)烷酸鉛—活性硫型極壓抗磨劑,而以硫—磷型齒輪油添加劑取代之。

        70年代末期,開(kāi)始出現了硼酸鹽極壓抗磨劑,這類(lèi)添加劑具有優(yōu)良的極壓抗磨性,熱氧化安定性很好,不腐蝕金屬和無(wú)臭無(wú)毒,但硼酸鹽微溶于水,不宜在有水情況下應用,主要用于齒輪油、蝸輪蝸桿油等。

        抗磨液壓油的極壓抗磨劑分三大類(lèi)①高鋅型,這種抗磨液壓油的極壓抗磨劑為普通的二烷基二硫代磷酸鋅,如普通型ZDDP,含鋅量通常大于0.07%;②低鋅型,這抗磨液壓油抗磨劑為二烷基二硫代磷酸鋅,如伯及仲醇混合基的ZDDP及長(cháng)鏈ZDDP,鋅含量小于0.07%;③無(wú)灰型極壓抗磨劑,如酸性磷酸胺鹽,硫代磷酸胺鹽等。

        傳統的金屬切削油極壓抗磨劑為含氯、硫和磷等活性元素的化合物,但其在高溫下產(chǎn)生有害氣體,及氧化、起泡和乳化,并且熱穩定性不好。目前高堿性磺酸鹽(鈣、鋇鈉鹽)作為惰性極壓廣泛用在金屬切削油中,它們能在金屬界面形成物理覆蓋的碳酸鹽保護膜剪切強度低,可以單用或與傳統的極壓劑復合使用,與活性或非活性硫化合物復合有協(xié)合作用,同時(shí),還能改善金屬表面光潔度,有極好的防銹能力。如LZ5283(高堿值磺酸鈣)、LZ53198(油溶性高堿值磺酸鈉)、LZ5347(油溶性高堿值磺酸鈣)等。

        從目前國外極壓抗磨劑來(lái)看,有下面幾種類(lèi)型:

        ①含氯極壓抗磨劑:如LZ5316A(硫氯化合物)、LZ5354(硫/氯化合物)、LZ5301(氯化石蠟)。

        ②含硫極壓抗磨劑:如Hitec312(硫化異丁烯)、LZ5006(硫化烯烴植物油)、ELCO247(硫化烯烴)。

        ③含磷極壓抗磨劑:如LZ6178(硫磷氮劑)、LZ6178(硫磷氮劑)、Hitec571(硫磷酸胺鹽)。

        ④有機金屬極壓抗磨劑:如ECA9941X(伯烷基二硫代磷酸鋅)、ELCO102(二烷基二硫代磷酸鋅)。

        ⑤其他極壓抗磨劑:如OLOA97050(硼酸鹽)、LZ5283(堿性磺酸鈣)、LZ5318(高堿值磺酸鈉)。

        2、國內潤滑油極壓抗磨劑發(fā)展狀況

        國內極壓抗磨劑發(fā)展的重點(diǎn)主要在齒輪油(汽車(chē)齒輪油及工業(yè)齒輪油)及抗磨液壓油用極壓抗磨劑的開(kāi)發(fā)研制上。并且已取得極大進(jìn)展,特別在“七.五”、“八.五”期間,又相繼研制工業(yè)化了一些極壓抗磨劑的品種,從而縮短了國內外的差距。

        1)液壓油用極壓抗磨劑

        二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)是鋅型抗磨液壓油廣泛使用的抗磨劑,ZDDP又根據其烴基的種類(lèi)不同分為伯、仲烷基和芳基三種,以分子結構不同又分為中性鹽與堿性鹽兩種,過(guò)去廣泛使用的T202(中性二烷基二硫代磷酸鋅),由于其抗乳化性及水解安定性不好而逐漸減少使用,80年代中期開(kāi)發(fā)了長(cháng)鏈堿性二烷基二硫代磷酸鋅,90年代專(zhuān)用于抗磨液壓油的伯、仲基二烷基二硫代磷酸鋅(T204、T204A),由于其良好的抗磨性和水解安定性而普遍采用。

        但是由于ZDDP的熱穩定性普遍不太好,因此,我國先后開(kāi)發(fā)了無(wú)灰抗磨劑,它們?yōu)榱姿嶂?、硫化烯烴、硫—磷—氮劑等,大多數為硫磷型或磷型極壓抗磨劑,其中80年代末期工業(yè)化的有T308(酸性磷酸酯胺鹽)、T305(硫磷酸含氮衍生物)及T307(硫代磷酸胺鹽)。

        2)齒輪油用極壓抗磨劑

        從60年代中期開(kāi)始,硫磷型(SP型)添加劑一直使用至今,其中含硫極壓劑主要是硫化烴或硫化酯,國內過(guò)去使用較多的含硫極壓抗磨劑為二硫化二芐和硫化植物油脂,但二硫化二芐油溶性差,而硫化動(dòng)植物油含流量低,于是在80年代開(kāi)發(fā)并工業(yè)生產(chǎn)了硫化異丁烯(T321),該極壓抗磨劑的極壓性、油溶性和熱穩定性好,硫含量高(40%~45%),是齒輪油理想的含硫極壓抗磨劑,填補了國內空白。

        含磷極壓抗磨劑主要是亞磷酸酯,磷酸酯、硫代磷酯及其衍生物。磷酸酯胺鹽和硫代磷酸酯胺鹽使用較多。我國80年代中期以前,含磷極壓抗磨劑以亞磷酸二正丁酯(T304)和三甲酚磷酸酯(T306)為主要含磷極壓抗磨劑,其中T304屬酸性亞磷酸酯,其化學(xué)活性強,具有好的抗擦傷能力,極壓性好,但活性太強易造成腐蝕磨損,其熱穩定性較差,在目前國內生產(chǎn)的含磷極壓抗磨劑中,其熱分解溫度最低(159℃)。而T306活性不強,但極壓性不好,用在齒輪油并不理想。

        80年代末期先后工業(yè)化了硫磷酸含氮衍生物(T305),硫代磷酸胺鹽(307)和酸性磷酸酯胺鹽(T308)等含磷極壓抗磨劑。其中T305為氨基硫代磷酸酯,屬SPN劑,T307和T308都屬于SPN劑,具有優(yōu)良的極壓性、抗磨性、熱穩定性、抗氧化性等多效性能。由于以上含硫及含磷極壓抗磨劑的工業(yè)化,使我國的齒輪油發(fā)展達到國外的先進(jìn)水平。先后配制了SAE90、80W—90、85W—140粘度級別的GL—5汽車(chē)齒輪油并通過(guò)CRCL—37和CRCL—42全尺寸后橋臺架試驗,配制的中、重負荷工業(yè)齒輪也達到了AGNA250.03EP及美鋼224的規格要求。目前硫化異丁烯是含硫極壓抗磨劑中用于齒輪油最多的極壓劑。在80年代,由于環(huán)保方面的問(wèn)題而停止了生產(chǎn),進(jìn)而靠進(jìn)口來(lái)解決,1994年國內的遼寧義縣精細化工廠(chǎng)、山東東風(fēng)化肥廠(chǎng)及南京艾迪臣實(shí)業(yè)有限公司開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)硫化異丁烯,加速了齒輪油的發(fā)展。

        目前我國極壓抗磨劑可以生產(chǎn):氯化石蠟(T301、T302),酸性亞磷酸二丁酯(T304),硫磷酸含氮衍生物(T305),磷酸三甲酚酯(T306),硫代磷酸胺鹽(T307),酸性磷酸酯胺鹽(T308),硫代磷酸苯酯(T309),硼化硫代磷酸酯胺鹽(T310),硫化異丁烯(T321),二芐基二硫(T322),氨基硫代酯(T323),多烷基苯芐基硫化物和多硫化物(T324、T324A、T324B、T325A),環(huán)烷酸鉛(T341),硼酸鹽(T361)。

        3、潤滑油極壓抗磨劑的發(fā)展動(dòng)態(tài)

        3.1、由于環(huán)保方面的嚴格限制,含氯極壓抗磨劑將逐步被取消,如氯化石蠟、磷/氯衍生物等,目前亟待開(kāi)發(fā)硫化異丁烯的換代產(chǎn)品,減少三廢。

        3.2、磷酸酯類(lèi)極壓抗磨劑特別是SPN劑具有多效性能而受到廣泛應用。

        3.3、對超堿性磺酸鹽的應用日益增加,其中磺酸鈉顯示出最好的前景。


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