润滑油基本性质之欧阳史创编.docx

1、润滑油基本性质之欧阳史创编润滑油基础性质时间：2021.02.10创作：欧阳史一、润滑油润滑油lubricant涂在机器轴承或者人体某个部位等运动部分表面的油状液体。有减少摩擦、避免发热、防止机器磨损以及医学用途等作用。一般是分馏石油的产物，也有从动植物油中提炼的。包含“润滑脂”。一般为不易挥发的油状润滑剂。按其来源分动、植物油，石油润滑油和合成润滑油三大类。石油润滑油的用量占总用量97%以上，因此润滑油常指石油润滑油。主要用于减少运动部件表面间的摩擦，同时对机器设备具有冷却、密封、防腐、防锈、绝缘、功率传送、清洗杂质等作用。主要以来自原油蒸馏装置的润滑油馏分和渣油馏分为原料。润滑油最主要的性

2、能是粘度、氧化安定性和润滑性，它们与润滑油馏分的组成密切相关。润滑油一般由润滑油基础油和润滑油添加剂组成。1、润滑油基础油润滑油基础油主要分矿物基础油、合成基础油以及生物基础油三大类。矿物基础油应用广泛，用量很大（约95%以上），但有些应用场合则必须使用合成基础油和生物油基础油调配的产品，因而使这两种基础油得到迅速发展。 矿油基础油由原油提炼而成。润滑油基础油主要生产过程有：常减压蒸馏、溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡、白土或加氢补充精制。1995年修订了中国现行的润滑油基础油标准，主要修改了分类方法，并增加了低凝和深度精制两类专用基础油标准。矿物型润滑油的生产，最重要的是选用最佳的原油。 矿物

3、基础油的化学成分包括高沸点、高分子量烃类和非烃类混合物。其组成一般为烷烃（直链、支链、多支链）、环烷烃（单环、双环、多环）、芳烃（单环芳烃、多环芳烃）、环烷基芳烃以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃类化合物。 生物基础油（植物油）正越来越受欢迎，它可以生物降解而迅速的降低环境污染。由于当今世界上所有的工业企业都在寻求减少对环境污染的措施，而这种”天然”润滑油正拥有这个特点，虽然植物油成本高，但所增加的费用足以抵消使用其它矿物油、合成润滑油所带来的环境治理费用。表1 API-1509基础油分类标准试验方法ASTM D2007ASTM D2270ASTM D2622/D4294/D4

4、927/D3120类别饱和烃含量/%黏度指数VI硫含量/%（质量分数）I类0.3II类90%8012090%120环烷烃烷烃，异构烷烃正构烷烃。同种烃类，密度随沸点升高而增大。意义：密度是润滑油最简单、最常用的物理性能指标。它不仅能直接表征油品特性，还可以间接推算其它物理性质，以指导生产、油品计量、判断产品质量、判断燃料使用性能。检测方法：GB/T1884石油产品密度测定法、 GB/T 1885石油计量表影响因素：原料油的化学组成与性质，加氢精制反应程度（反应温度、压力、氢油比、空速、催化剂活性等），减压蒸馏操作条件（蒸馏温度、压力、塔内液面、侧线拔出量、蒸汽用量、各抽出口温度等）。4、粘度（

5、viscosity）定义：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子，它是流体抵抗剪切形变的特性。粘度又分为动力黏度、运动黏度和条件粘度。粘度通常分为动力粘度（绝对粘度）、运动粘度和条件粘度。（1）动力粘度：在流体中两个面积各为1平方米，相距1米的液面，相对移动速度为1米每秒时，所产生的阻力如果是1牛顿，则运动粘度为1帕斯卡秒。动力粘度用表示。（2）运动粘度：是液体的运力粘度与同温度下液体密度的比，用符号表示。（3）条件粘度：指采用不同的特定粘度计，所测得的以条件单位表示的粘度。各国通常用的条件粘度有以下几种：a.恩氏粘度：

6、是一定量的试样在规定温度（50度、80度、100度）下，从恩氏粘度计流出200毫升所用的秒数，与同体积水在20度下流出200毫升所用秒数的比值。用符号E表示。b.赛氏粘度：是一定量的试样在规定温度下，从赛氏粘度计流出60毫升所用的秒数。以秒为单位。主要在美国使用。c.雷氏粘度：是一定量的试样在规定温度下，从协雷氏粘度计中流出50毫升所用的秒数。以秒为单位。主要在英国使用。用绝对测量法测定液体粘度一般很麻烦，而且不易得到较高的测量精确度。所以通常都是借助毛细管粘度计，把被测液体与已知粘度的标准液进行比较而测得的粘度。这种方法称为相对测量法。结果应标明测量时的温度。意义：粘度主要影响润滑油的密封性

7、能。它也能够影响机械在使用润滑油时的阻力大小粘度大，阻力也大；粘度小，润滑不好，密封性差，机油消耗大。但是一款润滑油的粘度指标不仅仅取决于基础油的粘度，与添加剂系统也有密切关系。同样基础油级别的机油，有可能一款低粘度机油，拥有很好的抗磨添加剂系统，比添加剂系统比较一般的高粘度系数机油，长期用下来抗磨效果都要好。如果添加剂配方特别先进，甚至会有超越基础油级别的表现。粘度是润滑油的主要技术指标，它也是各种设备选油的主要依据。检测方法：不同种类的粘度有各自的检测方法。影响因素：原料油的化学组成与性质，加氢精制反应程度（反应温度、压力、氢油比、空速、催化剂活性等）。5、粘度指数（viscosity i

8、ndex）定义：粘度指数表示一切流体粘度随温度变化的程度。 意义：粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感，其粘温性能越好，反之越差。根据粘度指数不同，可将润滑油分为三级：3580为中粘度指数润滑油；80110为高粘度指数润滑油；110以上为特高级粘度指数润滑油。粘度指数高于100170的机油，为高档次多级润滑油，它具有粘温曲线变化平缓性和良好的粘温性，在较低温度时，这些粘度指数改进剂中的高分子有机化合物分子在油中的溶解度小，分子蜷曲成紧密的小团，因而油的粘度增加很小；而在高温时，它在油中的溶解度增大，蜷曲状的线形分子膨胀伸长，从而使粘度增长较大，所以说粘度指数越高，粘度

9、随温度变化越小。检测方法：GB/T1995石油产品粘度指数计算法影响因素：原料油的化学组成与性质，加氢精制反应程度（反应温度、压力、氢油比、空速、催化剂活性等），减压蒸馏各侧线拔出量。6、运动粘度（Kinetic viscosity）定义：液体的动力粘度与同温度下该流体的密度之比。动力粘度为面积各为1并相距1m的两平板，以1m/s的速度作相对运动时，因之间存在的流体互相作用所产生的内摩擦力。意义：运动粘度是油品牌号划分及选择的主要依据，是油品劣化的重要报警指标，可以反映用油的正确与否。检测方法： GB/T 265石油产品运动粘度测定法影响因素：原料油的化学组成与性质，加氢精制反应程度（反应温度

10、、压力、氢油比、空速、催化剂活性等），减压蒸馏各侧线拔出量。7、沸点（boiling point）、初馏点（dropping point）、干点（dry point）和馏程（distillation range）定义：对于纯物质，在一定的外压下，当加热到某一温度时，其饱和蒸汽压等于外界压力，此时气液界面和液体同时出现气化现象，这一温度称为沸点。对于纯的化合物，在一定的外压条件下，都有自己的沸点，油品与纯化合物不同，它是复杂的混合物，因而其沸点表现为一段连续的沸点范围，简称沸程，初馏点和干点是表示油品馏分组成的两个重要指标，其中初馏点是表示油品在馏程实验测定时馏出第一滴凝液时的温度，干点是表示馏

11、出最后一滴凝液时的温度；在规定的条件下蒸馏切割出来的油品，是以初馏点到终馏点（或干点）的温度范围，称为馏程（即“沸程”）来表示其规格的（注：一般使用终馏点而不使用干点，对于特殊用途的石脑油，如涂料工业用的石脑油，可以报告干点。当某些样品的终馏点的精密度总是不能符合精密度规定时也可以用干点来代替终馏点）。意义：我们可以用馏程数据来判断油品的轻重馏分所占的比例以及蒸发性能的好坏。初馏点和10%馏出温度的高低将影响发动机的启动性能，过高则冷车不易启动，过低则易形成“气阻”而中断油路（特别是夏季）。50%馏出温度的高低则影响发动机的加速性能，90%馏出温度和干点表示油品不易蒸发和不完全燃烧的重质馏分含

12、量。检测方法：GB/T 255石油产品馏程测定法影响因素：原料的化学组成、生产操作条件（温度、压力、塔顶液面、侧线拔出量、蒸汽用量等）。8、闪点（flash point）、燃点（ignition point）、自燃点（self- ignition point）定义：燃油在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合，达到一定浓度时可被火星点燃时的燃油温度叫做闪点。在规定条件下可燃混合气体能被外部火焰点燃，并持续燃烧不少于5s时的最低温度，成为燃点。将油品加热到很高的温度后，再使之与空气接触，无需引火点燃，油品即因剧烈氧化而产生火焰自行燃烧的最低温度叫做自燃点。通常情况下，润滑油闪点的

13、高低，取决于润滑油化学组成的轻或重，或润滑油中是否混入轻质组分和轻质组分的含量多少。轻质润滑油或含轻质组分多的润滑油，其闪点就较低，易挥发，不宜高温下使用；相反，重质润滑油或含轻质组分少的润滑油，其闪点就较高，不易挥发，适合高温下使用。一般情况下轻质油的闪点降低10，重质油闪点降低8就应该换油。一般情况下，烷烃比芳烃容易氧化，故含烷烃较多的油品自燃点较低，但其闪点却比粘度相同而含环烷烃和芳烃较多的油品高。在同类烃中。随相对分子质量增大，自燃点降低，而闪点和燃点增高。对碳原子数相同的烃类，自燃点的顺序为：环烷烃烷烃，芳烃 烯烃，燃点的顺序正好相反，环烷烃烷烃，芳烃 烯烃。测定油品的闪点有以下意义

14、：意义：a.可判断油品馏分组成的轻重调整生产。油品蒸汽压愈高，馏分组成愈轻，则油品的闪点愈低。若发现某一条侧线出的油品闪点低于指标，这是该馏分中含有轻馏分之故。此时，必须假发侧线汽提蒸汽量，以便汽提出其中的轻质馏分。b.可鉴定油品发生火灾的危险性。闪点是火灾危险出现的最低温度。闪点越低，燃料越易燃烧，火灾危险性也越大。所以油品在生产、储运和使用中，更要注意防火、防爆。实际生产中油品的危险等级就是根据闪点来划分的。其闭口闪点等于或小于45的叫易燃品，大于45的为可燃品。按闪点的高低可确定其运送、储运和使用的各种防火安全措施。c.可评定润滑油的质量。在润滑油的使用过程中，闪点也有重要意义。例如：内

15、燃机油都有较高的闪点。当闪点显著降低时，说明内燃机油已受到燃料稀释，应对发动机进行检修和换油。通常，开口闪点要比闭口闪点高1030。如果两者相差太大，则说明该油品蒸馏时有裂解现象或者油已混入轻质馏分，或是脱蜡过程中用溶剂精制时，溶剂分离不完全等。检测方法：GB/T3536石油产品闪点和燃点的测定影响因素：原料的化学组成、生产操作条件（温度、压力、塔顶液面、侧线拔出量、蒸汽用量等）。9、倾点(Pour point)和凝点（solidifying point）定义：倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度；凝点指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样油面不再移动时的最高温度，都

16、以表示。当碳原子数相同时，正构烷烃的熔点最高，带长侧链的芳烃、环烃次之，异构烷烃则较小，其支链越靠近主链中间，其熔点越低。油品中高熔点烃类的含量越多，其冷滤点、倾点、凝点也就越高。意义：（1）凝点对于含蜡油品来说，可在某种程度上作为估计石蜡含量的指标。油中的石蜡含量越多，越容易凝固。如果在油中加0.1%的石蜡，凝点约升高9.513度，如果从油中除去部分石蜡,则油的凝点可降低。 （2）列入规格作为贮运、保管时作质量检查之用。倾点是衡量油品低温流动性的常规指标。倾点越低，油品的低温流动性越好。人们可以根据油品倾点的高低，考虑在低温条件下运输、储存、收发时应该采取的措施，也可以用来评估某些油品的低温

17、使用性能。检测方法：GB/T3535石油倾点测定法影响因素：原料油的化学组成与性质，加氢精制反应程度（反应温度、压力、氢油比、空速、催化剂活性等），减压蒸馏操作条件（蒸馏温度、压力、塔内液面、侧线拔出量、蒸汽用量、各抽出口温度等）。10、酸值（acid value）定义：中和1g油品中的游离脂肪酸所需要的氢氧化钾的毫克数。油品中的酸性物质主要为无机酸、有机酸、酚类化合物、酯类、内酯、树脂以及重金属盐类、铵盐和其它弱碱的盐类、多元酸的酸式盐和某些抗氧及清净添加剂等。无机酸在油品中的残留量极少。油品中的有机酸主要为环烷酸和脂肪酸，它们大部分是原油中固有的且在石油炼制过程中没有完全脱尽的，部分是在石

18、油炼制或油品运输、储存过程中被氧化生成的。第二次加工油品中，酸性化合物以酚类为主，油品中含有的少量酚类化合物、苯酚等主要存在于轻质油品中，萘酚等主要存在于重质油品中。意义：酸值是表示油脂类、聚酯类、石蜡等有机物质中酸含量的一种指标，它也是反映油品的老化程度的指标之一。a.根据酸值的大小，可判断油品中所含有的酸性物质的量。一般来说，酸值越高，在油品中所含有的酸性物质就多。油品中酸性物质的数量随原料与油品精制程度而变化。 b.按酸值可概略地判断油品对金属的腐蚀性质。油品中有机酸含量少，在无水分和温度低时，对金属不会有腐蚀作用。但当含量多及存在水分时就能腐蚀金属。有机酸的分子量越小，它的腐蚀能力越大

19、。当存在水分时，即使是微量的低分子酸也有强烈的腐蚀作用。石油馏分中的环烷酸虽属弱酸，在有水分情况下，对于某些有色金属也有腐蚀作用，特别是对铅和锌，腐蚀的结果是生成金属皂类。这样的皂类会引起润滑油加速氧化。同时，皂类渐渐聚集在油中成为沉积物，破坏机器正常工作。汽油在储存中氧化所生成的酸性物质，比环烷酸的腐蚀性强，它们的一部分能溶于水中，当油罐中有水落入时，便会增加其腐蚀金属容器的能力。 c.柴油的酸值对柴油发动机工作状况有非常大的影响。酸值大的柴油会使发动机内的积炭增加，这种积炭是造成活塞磨损和喷嘴结焦的原因。 d.由酸值大小可判断使用中润滑油的变质程度。润滑油在使用一段时间后，由于油品受到氧化

20、逐渐变质，表现在酸值增大。当酸值超过一定限度，就应更换新油。检测方法：GB/T4945石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法（颜色指示法）影响因素：原料油中酸含量，加氢精制反应程度（反应温度、压力、氢油比、空速、催化剂活性等）。11、饱和烃含量（saturated group）定义：指油品中饱和烃占全部化合物的比重。意义：润滑油的饱和烃含量越高，热安定性和抗氧性越好，低温和烟炱分散性能越好。检测方法：SH/T0753润滑油基础油化学族组成测定法影响因素：原料油的化学组成与性质，加氢精制反应程度（反应温度、压力、氢油比、空速、催化剂活性等），减压蒸馏操作条件（蒸馏温度、压力、塔内液面、侧线拔出量、蒸汽

21、用量、各抽出口温度等）。12、硫含量（sulfur content）定义：指油品中硫及硫化物所占的比重。意义：硫含量是润滑油测试项目中比较重要的一项。金属型催化剂硫中毒的本质是硫化物在金属表面发生离解吸附，硫与金属结合生成强的化学键，阻碍反应物分子在金属表面的吸附，造成催化剂失活。如果进料中硫含量过高，对加氢异构和芳烃饱和有影响，硫化物的存在主要会损害活性金属的加氢性能，促使异构烃发生裂化反应。研究表明，若进料中的硫含量大于200g/g时，反应温度会大幅提高，从而大大地降低异构选择性，润滑油的收率也大大下降。在润滑油的生产过程中，对原料中的硫含量进行严格的控制，并设置了D-106作为脱硫罐，以

22、脱除硫化氢气体，减少其对设备的腐蚀。检测方法：SH/T0689轻质烃及发动机燃料和其他油品的总硫含量测定影响因素：原料油产品的含硫量，脱硫罐填料活性、氢油比、气体流速等。13、蒸发损失（evaporation loss）定义：油品在一定条件下通过蒸发而损失的量，用质量百分比表示。意义：蒸发损失与油品的挥发度成正比。蒸发损失越大，实际应用的能耗也越大，故对油品在一定条件下的蒸发损失量要有限制。润滑油在使用过程中蒸发，造成润滑系统中润滑油量逐渐减少，需要补充，粘度增大，影响供油。液压液体在使用中蒸发，还会造成气穴现象和效率下降，可能给液压泵造成伤害。检测方法：润滑油蒸发损失测定仪影响因素：原料油的

23、化学组成与性质，加氢精制反应程度（反应温度、压力、氢油比、空速、催化剂活性等），减压蒸馏操作条件（蒸馏温度、压力、塔内液面、侧线拔出量、蒸汽用量、各抽出口温度等）。14、氧化安定性（oxidation stability）定义：油品抵抗大气或氧气的作用而保持其性质不发生永久变化的能力。意义：测定润滑油的氧化安定性虽然不能充分地表示出润滑油的使用特性，但供判断润滑在使用过程中的氧化倾向，从而间接了解精制深度及可能使用的年限，在一定程度上评定润滑的使用价值，仍有一定意义。由多种不同的烃类混合组成的润滑油，其氧化过程是十分复杂的。因为润滑油的组成成分不同外界氧化条件不同，因此生成的氧化物也不同。属于

24、酸性氧化产物的有羧酸、酚等，深度氧化还会生成低分子酸。这些产物会使酸值增大，故氧化后酸值的大小可作为油氧化程度的指标之一。同时也可作为能否长期使用的标准。但有时氧化仅能形成小部分酸性物质，大部分则形成中性产物。属于中性氧化产物的有醇类、酮类、脂类、胶类及沥青质等。这些产物和它们之间的缩合物，能生成深色沉淀。往往有些油在氧化很深时，酸值反而降低，这是由于生成了不溶于油的高分子酸沉淀物。故深度氧化时推测油的抗氧化安定性，除酸值外，还有一项沉淀物含量的指标。润滑油的抗氧化安定性愈好，则按此方法氧化后所测得的酸值、沉淀物含量就越小，使用时造成的危害也越小。反之，润滑油的抗氧化安定性差，则氧化后生成的氧化产物多，使用时造成的危害也大。如生成的有机酸类（特别是当有水存在时）能腐蚀金属，缩短金属设备的使用期限，酸与金属作用生成的皂化产物，更能加速