油溶性PAG的性能特点及应用

1、油溶性PAG的性能特点及应用    双月策划Features在试验温度 50 、相对湿度80%的条件下，分别将250 mL OSP46、OSP 220、EO/PO（40 运动黏度为 46 mm2/s 的水溶性聚醚）、PO（40 运动黏度为46 mm2/s 的非水溶性聚醚）样品置于直径为8 cm的400 mL 烧杯中进行吸湿性试验，16 d 后考察其吸湿性，试验结果见图5。    由图5 可见：    相对于传统的PAG，OSP的吸湿性得到极大改善；    更高的碳氧

2、比降低了 OSP 的    亲水性。    抗腐蚀性    OSP 出色的油溶性极大地改善了PAG 的吸湿性，其抗腐蚀性也相应提高。ASTM D665水存在下防蚀矿物油防锈特性的试验方法是最常用的工业润滑油抗腐蚀性能测试方法之一，其包括 ASTM D665A（去离子水法）和ASTM D665B（合成海水法），而后者的测试条件更为苛刻。    为考察OSP与传统PAG的抗腐    蚀性，配制如下 2 个试验油样，见表 5。试验油样的抗腐蚀性试验结果

3、见图 6。    由图6 可见：    在PAG（EO/PO）中加入传统的抗腐蚀剂，其抗腐蚀性不能满足ASTM D665B的要求；    将OSP与抗腐蚀剂复配使用，    则能显著提高其抗腐蚀性，满足ASTM D665B的试验要求。    摩擦性能    PAG的极性特性使得其作为润滑油易于在金属表面铺展成膜，因此摩擦系数低，润滑性能优异。    OSP 不仅继承了传统 PAG 的润滑

4、性能优势，并且可以作为基础油组分之一，甚至作为添加剂，明显改善并提升矿物基础油与合成油的润3 6双月策划Features350221ebruaryF第一期泥控制性能，使其在汽轮机油等要求较为严格的工业应用中显示出巨大潜力。    采用修订版的 ASTM D2893    极压润滑油的氧化特性试验方法对OSP的油泥控制能力进行考察。在API I 类基础油中按一定比例分别加入OSP、合成酯及环烷烃基础油，在120 条件下以恒定速率通入空气，观察其油泥生成情况，试验结果见图2、图3。    由图2可见：在试验条

5、件下，在    API I 类基础油中可以显著观测到油泥的生成；而在加入了 20%（质量分数）OSP 46 后，未观测到油泥的生成。    这是因为在试验条件下，分解    的矿物基础油产生了不溶于其自身的极性副产物，造成了油泥的生成和析出；而加入的极性OSP可以溶解这些不溶物，因而可出色地控制油泥的生成。    由图3 可见：    在试验条件下，在API I类基础油中可以显著观测到油泥的生成；而在分别加入了10%（质量分数）合成酯或环烷烃基础

6、油后，依然可以显著观测到油泥的生成。    在 A P I I 类基础油中加入    10%（质量分数）OSP 后，没有油泥生成。    进一步考察 O S P 的加入量对    API I 类基础油油泥生成的影响，结果见图 4。    由图 4 可见：即使在 API I 类基础油中仅加入1%（质量分数）OSP，试验 50 d 后，试验油样仅出现了少量油泥，表明其油泥控制依然非常有效。    吸湿性 

7、60;  相对于传统的PAG，更高的碳氧比使OSP具有亲油憎水的特点，因此OSP的吸湿性得到极大改善。    3 5    双月策划Features330221ebruaryF第一期聚醚类油（PAG）在润滑油领域应用广泛，但其与矿物基础油的不溶性成为制约其进一步应用的瓶颈。针对传统 PAG 的不足，陶氏化学公司开发了一类具有良好油溶性的 PAG产品，即 OSP。本文介绍了 OSP 的突出性能及应用领域，供参考。    油溶性 PAG 的    性能特点及应用PAG（

8、Polyalkylene Glycol）是聚烷撑二醇的简称。PAG作为一类重要的合成基础油，其在压缩机油、齿轮油、液压油等工业润滑油领域的应用已有超过50年的历史。传统的PAG是基于环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO）的共聚物，由于EO-PO共聚物具有独特的结构和理化性质，因此PAG在低温性能、黏度指数、油泥控制、水解稳定性等方面表现出色，但其与矿物油的不溶性以及高吸湿性和不良的弹性体相容性也极大地限制了其应用。    传统PAG的优势与不足见表1。    为保留传统PAG 的性能优势和    克服既有缺陷

9、，陶氏化学开发了一类新的油溶性PAG产品，即OSPTMPAG（以下简称OSP）。OSP 继承了传统PAG的优势，可作为基础油组分或者添加剂。OSP在油溶性、油泥控制、氧化安定性、阻蚀性、增黏和减摩等方面表现优异。    韩耀坤    陶氏化学（中国）有限公司OSP产品系列的性能OSP的理化性能OSP产品系列包括从ISO 18 到ISO 680不同黏度的9个牌号产品，其理化性能典型数据见表 2。    OSP的突出特性    油溶性在室温下，将OSP 32、OSP 46、OSP

10、 68、OSP 150、OSP 220、OSP320、OSP 460、OSP 680 这8 个牌号的 OSP分别与不同基础油按一定比例混合，7 d后观测混合基础油是否均相溶解，以考察不同牌号 OSP的油溶性。10%（质量分数）OSP与90%（质量分数）其他基础油混合的相溶性测试结果见表3，50%（质量分数）OSP与50%（质量分数）其他基础油混合后的相溶性测试结果见表 4。    由表3、表4 可见：    大部分牌号的 OSP(除 OSP150 和OSP 220 以外)仅仅与高黏度PAO(PAO 40)的相溶性不好。 &#

11、160;  较为特殊的是 OSP 150 和    OSP 220。在将OSP与其他基础油按55的比例混合的条件下，OSP 150和OSP 220不能均相溶解于API II、III类基础油和PAO 8、PAO 40 中。    作为评定基础油极性的一种方    法，苯胺点较高通常意味着与极性添加剂有良好的相溶性以及在金属表面有优秀的润湿成膜性能。OSP的苯胺点大都低于 -30 。采用ASTM D611-01方法测定的OSP与其他类型基础油苯胺点的典型数据对比见图 1。  &#

12、160; 积炭和油泥控制    积炭和油泥控制是润滑油面临的一个主要问题，也是传统 PAG 产品的优势所在，因此 PAG 在涡轮发电、隧道钻孔等工业应用中获得越来越重要的市场地位。在与矿物油混合时，OSP 显示出极为出色的油3 3双月策划Features370221ebruaryF第一期滑性能。    在 PAO 8 合成基础油中分别加    入5%（质量分数）、8%（质量分数）、10%（质量分数）OSP 46以及8%（质量分数）合成酯，在80 条件下，在微牵引力试验机（MTM）上测试其摩擦系数，结果见图

13、7。    由图 7 可见，在 PAO 8 合成基    础油中加入 OSP 46，能很好地降低PAO 8 的摩擦系数，提高其润滑性能。    以 OSP 为基础油开发的发动机    油和汽车传动液于 2011 年在法国OAK车队的4辆赛车中进行试用，其优异的性能确保了 O A K 车队在2011 赛季的勒芒 24 h 耐力赛中取得胜利。    氧化安定性    OSP 的氧化安定性与传统PAG相似，且与传统的胺类抗

14、氧剂复配使用效果良好。    PAG 46（EP/OP）、OSP 46及其    与AO（胺类抗氧剂）复配使用，其旋转氧弹试验（ASTM D2272）结果见图 8；其 121 、312 h 氧化试验（ASTM D2893B）结果见图9；其热重分析结果见图10。    由于 OSP 在高温下不会发生氧    化高聚，也就控制了其油泥和积炭的生成。OSP 46 的差示扫描量热法（DSC）分析结果见图11。    由图11可见：OSP 46的DSC只&

15、#160;   有一个吸收峰，说明其在高温下不会发生氧化高聚，因而极大程度的降低了生成油泥和积炭的可能。    在250 、60 min条件下，OSP    作为基础油的 Noack 蒸发损失测定（CEC L-40-93）结果见图12。    由图12 可见：    OSP 的挥发性随其分子量增大而显著降低；    加入胺类抗氧剂AO 可有效降    低OSP的挥发性。    3 7    双月策划FeaturesOSP产品系列的应用OSP 具有优秀的减摩和成膜能力、卓越的油泥和积炭控制性能，良好的氧化安定性，其燃烧热比矿物基础油低，水解安定性、生物安定性和清净分散性优于合成脂，可形成更厚的油膜和更高的油膜强度，目前已在诸多业界领先的知名润滑剂公司的产品开发中得到应用。不同牌号OSP的推荐应用场合见表6。    结论    陶氏化学开发的油溶性 PAG，即OSP