合成酯賦予潤滑脂特殊性能
由于工業(yè)化快速推進和基礎設施建設的興起、溫度不斷上升的應用中高溫潤滑油的需求、汽車和航空工業(yè)的潤滑油需求不斷增加以及環(huán)保產(chǎn)品的市場日益增長,合成酯基礎油的使用在持續(xù)提升。
合成酯,它是由羧酸和醇合成,相比傳統(tǒng)的礦物油的基礎油,它具有非常良好的性能,潤滑脂廠商可以利用這類基礎油的技術(shù)性能,生產(chǎn)出高性能的潤滑脂。
世界上有幾十家生產(chǎn)合成酯的工廠。據(jù)針對非傳統(tǒng)基礎油的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示:除了法國Nyco公司外,生產(chǎn)商還包括英國禾大、巴斯夫、美國嘉吉、馬來西亞意慕利油脂化學、美國Lexo潤滑油公司(現(xiàn)在是德國司馬化學公司的分支機構(gòu))和比利時Oleon公司。
但是這些煉廠的產(chǎn)能非常有限,因為酯通常是小批量生產(chǎn),產(chǎn)量在1公噸至20公噸之間。
據(jù)市場調(diào)查公司克萊恩的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,合成和半合成基礎油市場規(guī)模達到290萬噸,其中11%為合成酯。該公司預測到2019年,年增長率將達到4.5%左右。而據(jù)美國舊金山的咨詢機構(gòu)大觀研究公司評估:到2020年,全球合成酯類潤滑油市場產(chǎn)值將從2013年的13億美元上漲到20億美元。
專業(yè)人士指出,合成酯是可以進行設計的。它們不是提煉過程的結(jié)果,而是可以通過多種模塊搭建而成。這意味著可以選擇它們的化學結(jié)構(gòu),以優(yōu)化一些特性來適應實際應用的要求。
合成酯粘度等級非常廣泛,涵括ISO VG 15到ISO VG 10000。大多數(shù)合成酯與其他基礎油相容。因此,它們可以被用作單一基礎油、組合基礎油,甚至在某些情況下,它們被用作添加劑,扮演著摩擦改進劑的角色。
用合成酯制成的潤滑脂可用于在超低溫條件下飛機機身的潤滑,以及超高的溫度條件下鋼鐵廠和熔爐的潤滑。按照具體成分的不同,這類潤滑脂可用于汽車軸承、食品工業(yè)加工機械中的偶然接觸領(lǐng)域、齒輪和其他環(huán)境敏感地區(qū)的船舶中。
合成酯可用于非極性、高石蠟基潤滑脂中,起到提升稠化度、抗氧化性、密封兼容性和揮發(fā)性的作用,同時還可保持低溫性能和確保添加劑的溶度。同時,還可以通過調(diào)整合成酯的化學結(jié)構(gòu),使熱氧化穩(wěn)定性******化,用于生產(chǎn)高溫潤滑脂。
獲得特定的性能
合成酯的化學“積木”,家族成員包括單酯、雙酯、多元醇酯和復合酯,它們在特定的溫度和壓力條件下反應,產(chǎn)生所需的性能。
合成酯的獨特的性能配置是值得特別強調(diào)的。與其他的基礎油相比,在粘度等級相當?shù)那闆r下,合成酯的揮發(fā)性更低、閃點更高,這主要是由于它們較強的分子間吸引力。
合成酯是很好的極性溶劑,有助于溶解成分,如非極性基礎油的添加劑。它們也用作非極性介質(zhì)中的密封膨脹劑,與帶正電的金屬表面具有很高的親和力,產(chǎn)生摩擦改性和磨損保護。
合成酯主要由一種或幾種成分組成。與市面大多數(shù)的傳統(tǒng)基礎油相比,除了具有高閃點和低揮發(fā)性特點,它們也具有較高的粘度指數(shù)和較低的傾點。
雖然有些酯容易發(fā)生熱降解,但是新戊基結(jié)構(gòu)大大提高了它的熱穩(wěn)定性,并具有很強的抗氧化性,主要是因為羰基雙鍵的強度。由于其特殊的結(jié)構(gòu)和純度,合成酯具有較低的沉積傾向,往往會進行清潔降解。
使用ASTM d4636氧化和腐蝕試驗,對合成酯的各種基礎油進行對比測試發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)的基礎油相比,合成的酯具有更高的抗氧化性和更低的沉積物形成。結(jié)果,正如預期的那樣,多元醇酯比單酯或雙酯更佳。
在不同溫度下的潤滑脂測試中,合成酯的表現(xiàn)同樣具有優(yōu)勢。第一次試驗中,樣本潤滑脂由VG 15基礎油混合PAO以及10%的雙酯,采用15%復合鋰皂進行稠化。在測試中,這種潤滑脂的工作溫度范圍在73至135攝氏度,在超低溫下顯示出優(yōu)異的性能,同時保持出色的耐高溫性能。這使得它適用于高速軸承以及冷操作的應用。
第二次測試中,樣本潤滑脂由90%的多元醇酯制成,粘度為VG 32,采用化學改性粘土進行稠化,具有很高的溫度穩(wěn)定性和低蒸發(fā),可用在高達180攝氏度的溫度環(huán)境中。
通過與一個高性能的抗氧化系統(tǒng)結(jié)合,多元醇酯在高溫下展現(xiàn)出了優(yōu)秀的性能。使用這種技術(shù),高溫油的溫度有可能高達300攝氏度。
權(quán)衡成本
通過生產(chǎn)和性能調(diào)整,可以在潤滑脂中發(fā)揮合成酯的技術(shù)性能和效益,如低溫性、溶解性、熱氧化穩(wěn)定性和蒸發(fā)性能等。尤其是超高溫性能潤滑脂可以達到PAO潤滑油所覆蓋的溫度范圍。
使用合成酯潤滑脂可能需要一些調(diào)整的過程。應小心地添加堿,并且要注意避免與酯發(fā)生反應,并且應避免使用水。它有利于促進油分散劑的使用,同時也要考慮預先形成的皂。然而,在大多數(shù)情況下,需要做改變的很少。
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節(jié)選自《潤滑油情報》