中国石化润滑油北京研发中心,润滑油氧化模拟评定

润滑油氧化模拟试验仪器学习与介绍程安国北京研发中心2014年4月主要内容2氧化反应动力学介绍2.氧化试验仪器简绍--原理及意义--测试方法--结果输出3.初步研究计划--液压油氧化试验方法的探讨--竞品对比--添加剂的分析31.氧化反应分析以二级基元反应为例反应速率：其中，CA：反应物浓度，t:反应时间

k：速率常数影响反应速率：物料的浓度和k的大小固相反应：比表面积大小液相反应：物质的量浓度气相反应：气体压力、流速、纯度反应物浓度4有固相的反应：航空液压油的氧化试验：铜片表面为均匀的划痕铜片腐蚀试验：铜片表面光滑有液相反应：水解安定性试验：25%的水液相锈蚀试验：50%的水有气相反应：航空液压油的氧化试验：常压、10ml/min、空气旋转氧弹试验：带压、纯氧5阿伦尼乌斯方程：反应数率常数k分析其中：Ea：反应活化能，R：气体常数，T：热力学温度范德霍夫经验：温度升高10℃，反应速率增加1倍6影响反应活化能因素：反应本身、催化剂润滑油氧化反应：润滑油、水、空气、氧气、笑气等催化剂：铜片（棒）、钢片（棒）、镁片（棒）、

铝片（棒）等润滑油氧化评定实验，在特定条件下的氧化试验温度？气体压力？催化剂的种类及形状？7二、氧化仪器介绍高压差示扫描量热仪热管氧化试验设备倾斜板试验仪发动机高温氧化沉积物模拟实验8二、氧化仪器介绍高压差示扫描量热仪原理：PDSC氧化试验是在空气或氧气气氛下，加热金属样品池（多为铝材料）中的薄层油膜，并检测油品因氧化而释放的热量，通过热量的变化表征润滑油氧化。试验用途：以测定初始氧化温度、诱导时间定量表征润滑油的氧化安定性。9(1)差示扫描量热仪DSC（differentialscanningcalorimetry）六十年代研制出来的一种热分析方法，能够定量的评比油品氧化安定性的级别，但在操作过程中，由于操作压力低，油品的蒸发量相对较大，蒸发吸热对分析会造成很大的误差。

(2)高压差示扫描量热仪PDSC(pressuredifferentialscanningcalorimetry)蒸发传质过程是的推动力为ps-pi

，其中ps为挥发组分的饱和蒸汽压、pi为组分在气相中的分压，温度越高ps越高，故温度越高挥发速率越快。PDSC采用高压环境进行试验，一方面使得pi增加，油品的挥发减少，另一方面使得氧气的浓度升高，反应时间缩短，所以PDSC更加快速、准确10（1）动态法（程序升温法），在程序升温条件下，检测油品发生氧化的起始温度，并以此作为衡量油品氧化安定性的尺度，起始氧化温度（incipientoxidationtemperature，IOT）越高，油品的氧化安定性越好，试验误差1%，试验结果见下图11（2）静态法法（恒温温法）在氧气气气氛中，，使油品品快速升升温至设设定温度度，在恒恒温条件件下，检检测油品品发生氧氧化反应应的开始始发生的的时间，，氧化反反应发生生以氧化化放热峰峰出现为为标志，，并以此此作为衡衡量油品品氧化安安定性的的指标。。该时间间称为氧氧化诱导导时间（（oxidativeinductiontimeOIT），试验结结果见下图图：氧化诱导时时间越长，，油品的氧氧化安定性性越好。ASTMD6186；SH/T0719：润滑油氧氧化诱导期期测定法(压力差示扫扫描量热法法)12（3）双峰法使用双峰法法测定油品品高温生成成沉积物的的倾向，使使用新型的的样品皿由由美国C-1010钢制作，0.1mm厚。该样品品皿的设计计能够严格格控制油品品的蒸发和和氧气的进进入，用盖盖子上打孔孔的大小和和数量来控控制。试验验结果见图图：峰B与峰A面积的比值值可以作为为评价沉积积物形成的的相对指数数。SB/SA比值越小，，润滑油形形成沉积物物越小。13应运案例1.基础油的抗抗氧化性能能的评价例如：【压力差示扫扫描量热法法在润滑油油热氧化研研究中的应应用】颉敏杰等评评价了，兰兰州石化中中间基基础础油H125、H500，大庆石化化石蜡基基基础油H150、H300和克拉玛依依炼化厂环环烷基基础础油KN4006、KN4010六种基础油油的抗氧化化性。试验结果，，见表[1]克拉玛依炼炼化厂环烷烷基基础油油的氧化性性能好[2]对同一组基基础油，初初始氧化温温度和氧化化诱导时间间测定结果果是吻合的的142.添加剂的抗抗氧化性能能评价例如：航空润滑油油热氧化衰衰变的高压压差示扫描描量热法分分析_陈立波.pdf用PDSC评价的抗氧氧剂NPAN对润滑油抗抗氧化性能能的影响。。试验仪器：：PDSC910S试验条件：：氧气压力力0.5MPa，氧气流量量150mL/min，进样量5微升，起始始氧化温度度（IOT）升温速率率10℃/min，氧化化诱诱导导恒恒温温215℃℃试验验结结果果：：[1]应用用PDSC的OIT分析析法法可可以以较较准准确确地地反反映映润润滑滑油油中中的的抗抗氧氧剂剂NPAN含量量,从而而可可有有效效确确定定润润滑滑油油的的氧氧化化衰衰变变程程度度。。[2]PDSC的OIT分析析除除了了能能有有效效反反映映润润滑滑油油完完全全热热氧氧化化失失效效之之前前氧氧化化阶阶段段的的衰衰变变规规律律,还具具有有分分析析速速度度快快、、结结果果准准确确、、重重复复性性好好等等优优点点153.PDSC与台台架架试试验验评评的的相相关关性性例如如：：【压力力差差示示扫扫描描量量热热法法在在润润滑滑油油热热氧氧化化研研究究中中的的应应用用】颉敏敏杰杰等等研研究究中中，，选选用用5种发发动动机机油油在在NTC-400发动动机机上上进进行行试试验验，，活活塞塞顶顶岸岸积积碳碳百百分分数数与与双双峰峰法法评评价价结结果果具具有有一一定定的的对对应应性性，，结结果果见见图图：：R2=0.98165种发发动动机机油油在在全全尺尺寸寸发发动动机机上上进进行行250小时时的的性性能能试试验验，，对对活活塞塞沉沉积积物物、、机机油油消消耗耗等等情情况况进进行行综综合合评评分分，，与与双双峰峰法法评评价价结结果果之之间间具具有有一一定定的的对对应应性性，，R2=0.9317二、氧化仪仪器介绍热管氧化试试验设备进油口进气口加热炉18二、氧化仪仪器介绍热管氧化试试验原理模拟发动机机活塞表面和汽缸缸体表表面润滑油在高高温有氧环环境中生成漆膜或或积炭的状状况，通过对比比玻璃管内内壁生成的的漆膜或积积炭沉积物物的数量及及颜色深浅浅、透明度度情况与标标准比色板板的差距，，考察油品品的高温氧氧化安定性性，清洁性性，分散性性。试验温度：：280℃常压空气：：10ml/min反应时间：：16h19热管氧化试试验结果输输出(1)优级评分根据小松热热管色谱进进行比对，，级别从0到10级，级差为为0.5级。颜色按按漆膜中心心±3mm的位置为准准进行评估估（2）称重计算试验后后反应管质质量的增加加，精确到到0.1mg20热管氧化试试验应用：：一、液压油油高清净性抗抗磨液压油油清净性能能考察中，考察高高清净性抗抗磨液压油油的清净性性能试验条件：：油样：5ml；温度：280℃；时间：20h9级10级21热管氧化试试验应用：：一：在相同同基础油中中加入不同同种类的抗抗氧剂，评评价抗氧剂剂的抗氧化化的性能；；基础油、添加剂的清清洁性、抗抗氧化性能能评价二、发动机机油二：在相同同基础油中中加入不同同量的同品品质的抗氧氧化剂，评评价抗氧剂剂的量抗氧氧化性能的的影响。【润滑油基础础油的清净净分散性能能】中考察了传传统的溶剂剂精制工艺艺生产的基基础油和加加氢异构脱脱蜡工艺生生产的基础础油的高温温清净性及及添加剂作作用规律22SR：溶剂精制制基础油HI：异构脱蜡蜡基础油T103能够明显改改善SR基础油的热热管评级结结果，T103对SR具有更好的的清净作用用；对于HI基础油，清清净剂较多多时会成为为沉积物的的主要来源源23检测该方法法与台架试试验的相关关性。例如：【二冲程汽油油机油清净净性热管模模拟评定技技术的研究究】文中以二冲冲程汽油机机油为基础础，考察热管氧化试试验模拟评评分与台架架试验评定定的相关性性,三、热管氧氧化试验与与台架试验验评的相关关性试验条件：：流速：0.5~2.0mL/h,空气流量：：10~15mL/min,试验温度：：270~280℃,试验时间：：8~16h24二、氧化仪仪器介绍倾斜板试验验仪25模拟发动机机曲轴箱和和缸套活塞塞环润滑油油循环的工工作条件,油品不断受受热氧化成成焦的过程程26试验条件板材板温油温转速运行时间铝板27应用案例(1)基础油、添添加剂清净净性的考察察例：【基础油及粘粘度指数改改进剂对润润滑油高温温清净性的的影响】李洪燕等人人在基础油油的研究中中采用成焦焦板试验，，结果表明粘粘度较大的的基础油的的清净性明明显优于低低粘度的基基础油;在低粘度的的基础油中中加入一些些重组分,可以明显改改善油品的的高温清净净性;粘度指数改改进剂使