润滑添加剂的发展_摩擦控制

1、润滑添加剂的发展_摩擦控制     250221ebruaryF第一期Perfad 8400 是一种适用于金属加工油的高性能润滑添加剂（HPLA）。    Perfad 8400 的性能优于常规的酯类基础油，可有效改善酯类基础油的润滑性能。Perfad 8400既可单独使用，也能与含硫、磷元素的极压/抗磨添加剂复合使用。    本文主要介绍禾大研发的聚合物    摩擦改进剂的性能及其在发动机油以及金属加工油中的应用。    聚

2、合物摩擦改进剂在发动机    油中的应用摩擦系数考察摩擦系数是两表面间进行相对运动时的摩擦力与作用在其一表面上的垂直力之比值。润滑油的摩擦系数可通过微牵引力试验机（图 1，MiniTraction Machine，以下简称MTM）进行测定。    M T M 试验使用符合 A N S I    51200要求的钢球，直径19.05 mm（3/4英寸），每次试验进行3次测试，取平均值作为试验结果。MTM 试验条件如下：温度：40150 ；    负荷：36 N； &#

3、160;  速度：02 m/s；    滑滚比（SRR）：50%    试验参考油以 9 0 % （质量分数）PAO 6 与 10%（质量分数）Priolube 3970 调配而成，其中Priolube 3970 是一种氧化安定性、水解安定性优异的可生物降解酯，可作为润滑油基础油。在不使用其他表面活性剂的条件下，在试验参考油中分别以0.5%（质量分数）的加剂量加入PPerfad 3000、Perfad3050 及 Priolube 1407，在不同的温度条件下进行MTM测试，试验结果见图 2 图 4。  

4、  Priolube 1407 是一种润滑性优    双月策划Features异的可生物降解酯，可作为摩擦改进剂。由图2 图4 可见：与Priolube1407 相比，加入 Perfad 3000 和Perfad 3050的油品的摩擦系数更低，体现出更好的摩擦性能。    采用10W-40 重负荷柴油机油    （HDDEO）参考油，其配方如下： 13%（质量分数）CatenexT121（壳牌，API II类基础油）；    50%（质量分数）Catenex

5、0;   T129(壳牌，API II类基础油)；    18%（质量分数）Catenex    T145（壳牌，API II类基础油）；    6%（质量分数）Paratone    8002（黏度指数改进剂+ 降凝剂）；    13%（质量分数）添加剂包。    将 Perfad 3050 分别以 0.5%    （质量分数）、1.0%（质量分数）、2.0%（质量

6、分数）的加剂量分别加入 10W-40 重负荷柴油机油参考油中，同时与加入 0.5%（质量分数）Priolube 1407 的参考油进行对比，考察其在不同温度下对发动机油摩擦系数的影响。MTM 测试结果分别见图 5 图 7。    由图5 图7 可见：    加入Perfad 3050，可有效降低HDDEO在不同温度条件下的摩擦系数；    提高Perfad 3050 的加剂量，    HDDEO 摩擦系数降低的效果越来越明显。    成膜性能考察

7、    成膜性能是指润滑油在运动过程中摩擦副表面形成润滑膜的能力。成膜性能好的润滑油可以更好地减少零部件磨损，延长设备使用寿命。    成膜性能可用薄膜干涉测量试验    仪（图8 ）进行测定，通过光学散射和干涉的原理，测试玻璃圆盘和不锈钢球之间的膜厚，以膜厚度（nm）表示。试验时，玻璃圆盘和不锈钢球之双月策划Features270221ebruaryF第一期间的相对运动速度为0.0064 m/s，控制油品温度为室温到140 。    以90%（质量分数）PAO 6 与

8、60;   10%（质量分数）Priolube 3970 调配参考油。在参考油中分别以 0.5%（质量分数）的加剂量加入 Perfad3000和Perfad 3050，在不同温度条件下考察其成膜性能，测定结果分别见图9 图11。    由图9 图11 可见：    加入Perfad 3000 或 Perfad3050后，特别是在低速运行阶段，试验油样能形成更厚的油膜；    当试验速度增加时，试验油样    的油膜厚度差别越来越小。  

9、  Perfad 3000或Perfad 3050    性能概述Perfad 3000和Perfad 3050是高黏度的聚合物，由于其不含SAPs，综合摩擦性能和成膜性能考察结果，可以发现：Perfad 3000和Perfad 3050是新一代的摩擦改进剂，在基础油和发动机油配方中具有优异的减摩性能，可应用于轿车发动机油（PCMO）及重负荷柴油机油（HDDEO）配方，但需关注其在发动机油配方中的溶解性以及与其他组分，特别是与清净分散剂的配伍性。    Perfad 3000和Perfad 3050  &

10、#160; 在有效改善发动机油摩擦性能的同时，对提高发动机油的燃料经济性以及降低排放有益。    Perfad 3000 和Perfad 3050    具有优异的成膜性能，能有效降低发动机零部件磨损，延长发动机使用寿命。    聚合物摩擦改进剂在金属加    工油中的应用在欧洲，金属加工油占金属加工液市场用量约40%，即约132 000双月策划Features随着节能与环保要求的不断提高，如何减少摩擦、提高能效已越来越受到人们的关注。本文主要介绍了禾大公司(Croda)研发

11、的摩擦改进剂产品及其在发动机油、金属加工油中应用的性能考察。    润滑添加剂的发展：    摩擦控制Matthew Butterfield John Eastwood禾大化学有限公司摩擦控制在机械设备的运行中起着重要作用。近年来，随着全球对能耗和环保的愈加关注，如何有效控制摩擦成为研究焦点之一。    禾大化学有限公司（以下简称    禾大）创立于1925 年，总部位于英国英格兰北部的约克郡，其最初的主要业务是加工提纯羊毛脂。目前，禾大拥有3 500名员工，在全球不同地区设

12、立了生产和销售中心（包括中国上海和广州的运营机构），年营业额达到 10 亿英镑，产品涉及个人护理、健康保健、聚合物、润滑剂等领域。    禾大致力于开发创新性的润滑添    加剂，以提高润滑油的燃油经济性和能效，减少排放，延长油品使用寿命。    摩擦改进剂可有效降低发动机零    部件的摩擦，减少磨损。传统的摩擦改进剂可分为2 类：有机摩擦改进剂，如脂肪酸酰胺及部分酯类；    无机摩擦改进剂，如ZDDP（二   

13、 烷基二硫代磷酸锌）、钼化合物等。    目前，禾大已开发了一系列有机    摩擦改进剂，包括高黏度的 Perfad3000、Perfad 3050 以及 Perfad8400。    Perfad 3000和Perfad 3050是    由C、O、H元素组成的聚合物，不含磷、硫和磺酸盐等灰分，其优异性能主要表现在：比传统的有机摩擦改进剂有更好的氧化安定性，同时摩擦系数更低，有利于提高发动机油的燃油经济性和减少排放；    有非常优秀的成膜性能

14、，可以    减少发动机磨损，延长发动机的使用寿命。    当加剂量较低（0.1%0.5%）    时，作用效果依然明显。    由C、O、H 元素组成的聚合物    双月策划Features供图 / 金晶t/a；而在亚洲，该比例约为39%，即约145 000 t/a。    典型的金属加工工艺包括切削、    攻丝、磨削、冲压、拉拔等。金属加工油主要用于高负荷，特别是在边界润滑条件下的

15、金属加工。一般认为，与水基金属加工液相比，金属加工油更易于维护和循环使用，其使用寿命更长。    在金属加工油基础油中，API I类基础油的使用量不断减少，而API II类、III 类基础油的使用量逐渐增加；    同时，聚醚（PAG）、植物油及酯类油也已应用于金属加工油领域。    基于目前的技术发展水平，金属    加工油基础油主要包括以下几类：石蜡基及环烷基矿物基础油；    矿物基础油加酯类基础油（合   

16、成酯或植物油）；    用于生物降解金属加工液的酯    类基础油。    从配方技术角度看，金属加工油    呈现出以下发展趋势：酯类基础油广泛用于轻负荷到重负荷的机械加工，特别是铝合金加工场合；    含磷和硫的添加剂主要用于苛    刻的机械加工场合；    氯化石蜡依然适用于大多数苛    刻的机械加工场合；    电子

17、行业对金属加工油提出了    不含硫、磷、氮、氯元素的要求；    为了提高金属加工油的润滑    性，在配方中使用二聚酸和高黏度复合酯基础油。    为了提高金属加工油的润滑性    能，禾大开发了在高温条件下可使金属加工表面形成稳定的物理 / 化学保护膜的Perfad 8400添加剂。    为了验证 Perfad 8400 的润滑    性能，在实验室进行了一系列评定试验：微型攻丝

18、扭矩试验；    双月策划    Features290221ebruaryF第一期莱克摩擦磨损（Reichert）试验；    四球机试验；    法莱克斯（Falex）试验；    MTM 试验。    Perfad 8400的润滑性能评定试    验在一系列由不同ISO黏度等级的矿物基础油和可生物降解酯类基础油调制的金属加工油中进行；同时考察了Perfad 8400 单独使用以及与

19、含磷抗磨剂Crodafos O4A复配使用的性能差异。    攻丝扭矩试验    攻丝是小直径螺纹加工常用方法。攻丝扭矩值是衡量金属加工油加工能力的重要参数之一。攻丝扭矩试验采用微型攻丝扭矩试验机（图12）进行，试验丝锥采用直径分别为4 mm和6 mm的高速钢（HSS），试验参数见表1。    不同性能的金属加工油对攻丝扭    矩试验结果的影响见图13、图14。    由图13可见：使用性能优良的金    属加工油

20、产品，只需1次攻丝操作，即可达到最大加工深度，且攻丝扭矩值低，加工螺纹内表面光洁。    由图14可见：使用性能较差的金    属加工油产品，则需多次操作或根本无法达到最大加工深度，且攻丝扭矩值高，加工螺纹内表面质量差。    Perfad8400对不同基础油的    感受性考察在矿物基础油和酯类基础油中分别加入Perfad 8400，通过微型攻丝扭矩试验、四球机试验和MTM摩擦试验，考察其润滑性能。    攻丝扭矩试验  &

21、#160; 攻丝扭矩试验所用试验油样见表2。    使用 15 号油样，采用直径为    6 mm的丝锥分别对6061 铝和1018硬质钢进行攻丝，其攻丝扭矩值测定双月策划Features结果见图15、图16。    由图15 可见：    在加工6061 铝材时，与加入酯类基础油的 2 号油样相比，由于3 号和4 号油样中分别加入了Perfad8400，其攻丝扭矩值分别下降5%和7%，因此Perfad 8400较传统的酯类基础油性能更好。   

22、 P e r f a d 8 4 0 0 与抗磨剂Crodafos O4A 复配未显示出协同效应。    由图16 可见：    在加工硬质钢时，与加入酯类基础油的2 号油样相比，3 号油样因加入了Perfad 8400，其攻丝扭矩值下降16%；    加入 Crodafos O4A 复配的    5号油样的攻丝扭矩值则下降了23%。    使用610 号油样，采用直径为    6 mm的丝锥分别对6061 铝和10

23、18硬质钢进行攻丝，其攻丝扭矩值测定结果见图17、图18。    由图17 可见：    在加工铝材时，由于9号和10号油样中分别加入了Perfad 8400，其攻丝扭矩值分别下降31%和28%；    随着Prefad 8400加剂量的提    高，攻丝扭矩值呈下降趋势。    由图18 可见：    双月策划Features310221ebruaryF第一期在加工硬质钢时，由于9号和1 0 号油样中分别加入了 P

24、 e r f a d8400，其攻丝扭矩值分别下降21%和29%；    随着Perfad 8400加剂量的提    高，攻丝扭矩值呈下降趋势。    四球机试验    四球机试验通常用来评价润滑剂的抗磨性能，结果以磨斑直径(mm)表示。    四球机试验所用试验油样见    表 3。试验油样的磨斑直径测定结果见图 19。    由图19 可见：    在基

25、础油中分别加入酯类油、Perfad 8400 或Crodafos O4A 均可降低磨斑直径，但效果以CrodafosO4A最显著；    Perfad 8400 与 Crodafos    O4A 复配使用有协同效应。    MTM 摩擦试验    MTM 摩擦试验条件为：温度：150 ；    负荷：36 N；    速度：02 m/s；    滑滚比(SRR)：50%。    MTM 摩擦试验所用试验油样见    表4。MTM摩擦试验测定的试验油样摩擦系数结果见图20。    由图20 可见：在基础油中分别    加入酯类油或Perfad 8400均可降低双月策划Features摩擦系数，但效果以Perfad 8400更显著。    Perfad 8400性能概述    通过一些台架试验可以发现，Perf