环境可接受液压油性能要求及开发意义

environment and health
传统的矿物油型液压油在达到换油指标后成为废油但只右一小部分经回收再生得到再利用，山此对环境造成显著影响，而环境可接受液压油
将是右益于彻底解决废液压油不当排放问题的一条町行途径。

本文介绍了
液压油的换油标准；冋顾了环境町接受液压油质量标准发展历程，重点介
绍了国际标准化组织町生物降解液压油标准IS015380:2016;对国内外矿
物油型液压油与环境町接受液压油的主要指标与泵试验测试要求进行了对
比；介绍了国内外环境町接受液压油的推广应川情况为我国环境町接受
液压油标准的制定与产品开发提供参考
环境可接受液压油性能
要求及开发意义
于军I万书晓1程亮2
1广研德孚科技发展（深圳）有限公司
2广东石油化工学院
目前，我国已成为润滑油消费大国之一。

工业的血液——液压油，作为在润滑油中占有较高比例的一类油品，在工业及民用等众多行业中发挥出越来越重要的作用。

传统的液压油是以矿物油为基础油复合功能添加剂调制而成，如在使用过程中其质量不断发生衰变，进而达到了换油指标，在工业上就会对部分废油进行后续处理，油品经回收与再生后进行循环利用。

目前由于我国的法律法规尚不健全，废油的
回收渠道不很顺畅，废油再生的技
术手段差异较大，导致废油再生的
成本控制的难度加大，使得废旧润
滑油不能全部被回收利用。

拥有先
进废旧润滑油回收利用技术的美国
有效回收并利用的废润滑油仅占废
旧润滑油总量的18%⑴。

部分成品
润滑油除了在生产过程中发生少量
泄漏外，更多地是在失效后人为地
排放到环境中，不可避免地直接进
入环境成为不可再生资源。

废油中
的主要成分包括环怪、芳香怪等以
及锌、铜、镉等重金属，在环境中
长期滞留并累积，使环境污染日益
加剧2%有文献介绍，在欧洲，润
滑油总量的13%进入了环境，而在
美国，32%的润滑油进入环境，这
作者简介：于军，大学本科，教授级高级工
程师，致力于润滑油和化学品等新产品开
发o E—mail：*****************
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些废润滑油对环境造成的影响是可想而知的⑷。

按照我国每年680〜700万t润滑油消费量看，其中内燃机油约占40%,大概270万t/a。

接下来占比较高的就是液压油，年消耗200万t 左右，约占润滑油消耗的30%o 据统计，废润滑油的产量占实际消费量的55%〜65%,其中适合再生的为60%,约为218-257万t/a,没有再生利用的占40%,约为145〜172万t/a,其中液压油大概为50万t/a l51o
因此，生物降解性能不合要求的液压油在欧洲、美国、日本等国家已经被严格禁止在对于环境保护有较高要求的地区使用,环境可接受液压油的标准及产品被
越来越多的国家和地区接受。

诚然，废油再生技术的不断提
升解决了相当部分的节能及环保排
放的问题，但对于因为各种原因尚
未实现再生利用的废旧润滑油，比
如二冲程发动机油、工业液压油等
需要从源头解决污染排放的有害化
问题，我们需要借鉴欧美等国家的
环境可接受润滑油的标准和产品研
发经验，这有益于彻底解决润滑油
的不当排放对环境造成的影响。

本
文针对废旧液压油可能对于环境的
影响，对ISO15380:2016《液压系
统 HETG,HEPG,HEES和HEPR型
液压液》标准进行了诠释，明确了
矿物油型液压油和环境可接受液压
油（environmentally acceptable
hydraulic fluids,在IS015380:2016
中简称为HETG,HEPG,HEES和
HEPR）的性能要求以及在使用过程
中二者互换时必须关注的问题。

液压油的换油指标及其有
害组分
液压油作为机械设备的主要介
质，其黏度、水分、不溶物、机械
杂质（即颗粒污染度）以及酸值增加
值是表征液压系统的正常工作的指
标，日本及其他主要国家的企业及
油公司执行的液压油换油指标⑹见
表1。

我国石化行业标准对HL、HM
失效
」
1
40。

C运动黏度变化率/%>±（10〜15）土（10〜20）±10土（10〜15）±10±20±10 3（水分）/%>0.20.20.10.10.20.20.2 3（正戊烷不溶物）/%>0.0250.10.1
3（机械杂质）/%>1010
色度（比新油）增加/号>34
酸值增加（以KOH计）/（mg・g“）>0.5±0.70.30.50.42铜片腐蚀（100°C,3h）/级>2
密度变化>0.050.05
污染度（微孔过滤法）
>5um的微粒数/[10°-dOOmL）-1]>过滤后残渣重量/[mg-（WOmL）-1]>60〜120 20〜40
e（抗氧剂）/%<新油50 3（极压剂）/%<新油50防锈性第一期
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第一期液压油的换油指标进行了规范，详
见表2。

当使用中的油品有一项达
到换油指标时，即应更换新油。

综合上述国内外的换油规定，
液压油的黏度、水分、不溶物、机
械杂质（即颗粒污染度）以及酸值增
加值是表征液压系统能否持续正常
工作的指标。

液压系统工作时，随着系统油
温升高，油中的高压空气与油分子直
接接触，具备了被氧化而生成有机
酸的条件，油液的氧化产物会加速
液压系统酸值、黏度、不溶物增高，
影响液压工作效率。

液压油颗粒污染物的来源主要
包括：
◊铁屑、磨料、油垢以及系统
未被完全清洗干净；
◊液压油在使用过程中空气、
尘埃、水滴等通过一切可能的方式
进入系统中；
◊在维修过程中将环境周围的
）
>0.4
外观不透明或浑浊目测
40°C运动黏度变化率/%>±10GB11181—200340乜运动黏度变化率/%>+15或10
GB/T265—1988及GB
11181—2003
色度变化（比新油）/号M3GB/T6540—1986色度增加（比新油）/号>2GB/T6540—1986
酸值(以KOH计)/(mg・g“)>0.3GB/T264—1983酸值GB/T264—1983或GB
降低/%>3511181—2003
或增加值（以KOH计）/
（mg・g「1）
小水分）/%>0.1GB/T260—19773（水分）/%>0.1GB/T260—1977
3（机械杂质）/%>0.1GB/T511—19883（正戊烷不溶物）/%>0.10GB/T8926—1988A法
铜片腐蚀（100乜，3h）/级M2GB/T5096—1985铜片腐蚀（100°C,3h）/级>2a GB/T5096—1985
污染物带入，加之过滤器或滤网常
年不清洗等；
◊液压元件工作时，不同材质
的运动件之间的磨损颗粒以及液流
冲刷下的颗粒和纤维、剥落的油漆
皮等也会分散到油液中去而难以清
除，严重者可能使液压元件失效造
成故障。

多数液压油中含有微量［小于
0.1%（质量分数）］的水分，并不
影响油品的性能，但过多的含水量
势必会使液压油发生乳化导致油品
的润滑性能下降，混入液压油中的
空气还会增加油液的氧化作用，并
引起液压系统的振动和腐蚀。

此外，
微生物也会侵入液压介质，微生物
还会繁殖生长并表现为黏性物质，
使得体系的黏度和不溶物增加，快
速污染介质。

环境可接受液压油首先要满足
液压系统的使用性能，在此基础上
其组分及分解产物对生态环境不能
造成危害。

现有研究主要集中在提
高润滑油生物降解率、功能型菌种
资源开发、菌种改良等方面，对
于高效生物降解菌种及经济、适
用的废旧润滑油生物降解技术的
开发仍是今后一段时期的研究重
点和热点。

环境可接受液压油标准
1977—1997年二十年间，世
界发达国家逐渐认识到了润滑油可
生物降解性的重要性。

德国、加
拿大、北欧等国家和地区陆续建立
了可生物降解液压油的标准，有代
表性的是1985年出现的可生物降
解液压油和链锯油标准、1994年
可生物降解液压油德国工业标准
VDMA24568.1996年“蓝色天
使”RALUZ79快速生物降解液压
油的标准、1997年北欧“白天鹅”
（version4.2）可生物降解液压油标
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准。

国际标准化组织（ISO）综合了
以上标准以及2000年瑞典可生物降
解液压油标准SS155434ed.4形
成了最初版本的环境可接受的液压油标准ISO15380:2002o日本和欧盟则结合ISO标准和各自地区的情况分别于2004年推出了可生物降解液压油标准JCMASP042和于2005年制定了环境友好性液压油标准EU 2005/360/ECo日本JCMASP042标准⑺主要依旧应用环境对于可生物降解液压油进行了分类，常温型为 VG32/VG46,低温型为V G32L/ VG46L（L代表低温）o
满足以上标准的液压油必须首先满足液压系统使用性能要求，比如要通过一些试验泵的测试，其次要符合可生物降解性、无毒性和生态毒性、可再生等要求。

ISO标准中对于植物油基工艺的润滑油规格做出了毒性和生物降解性的规定，对于润滑油中非生物降解可能对于环境产生影响的添加剂用量进行了不同程度的限定⑻。

ISO15380自2002年起首次公布，于2011年进行了改版，现行的标准是2016版。

在2002版的ISO15380标准根据基础液的类型将可生物降解液压油分为四个系列：环境可接受的液压油植物油系列HETG、环境可接受的液压油聚醸系列HEPG、环境可接受的液压油合成酯系列HEES和环境可接受的液压油聚a-烯姪合成油系列HEPR[91o在ISO15380：2016标准中四个系列没有变化[11,o IS015380：2016中可生物降解液压（液）生态影响的技术要求见表3O ISO15380:2016中HETG、HEPG、HEES、HEPR的技术指标要求见表4[10l o
从表4可以看出，HETG、
生物降解性/%M60ISO14593或ISO9439
毒性/(mg•L-1)
敏感鱼类毒性（96h,LC50）M100ISO7346-2
敏感水蚤毒性（48h,EC50）M100ISO6341
细菌抑制性（3h,EC50）M100ISO8192
HEPG、HEES、HEPR四个系列产
品的黏度级别为22/32/46/68,其
中HEES格外增加了一个黏度级别
100o各类环境可接受液压油由于其
原料组成各有特点，与生物降解添
加剂复合后表现出不同的理化性能,
主要区别体现在于倾点、水分、外观、
橡胶相容性和氧化安定性5项指标
±o HEPG系列产品没有分水性的
指标要求；四类产品的氧化性能选
用的测试方法上有一定差异，但均
有酸值增加值的限制，而HETG和
HEES两类产品还关注40°C黏度
增长。

IS015380:2016附录A中规定
了设备中矿物油型液压油更换为环
境可接受液压油的准则，由于液压
系统中先前使用的是矿物油型HH/
HL/HM/HV/重负荷发动机油，在
更换为环境可接受液压油时对于原
设备的金属材料、密封材料、过滤
器、表面的喷漆等需要进行确认，
以免因润滑材料的使用条件发生变
化引起设备的不当运行，为客户带
来不必要的损失；附录B包含剪切
稳定性的要求，对于HEES系列和
HEPG系列可生物降解液压油，因
产品中加入聚合物，必须通过剪切
稳定性测试（测试标准方法为ISO
20844）,要求100°C、20h后的
黏度损失小于7%；附录C是关于
液压油的处置的规定，强调环境可
接受液压油的处置必须符合当地的
排放法律和法规。

IS015380:2016
附件A中的具体规定见表5。

国内外矿物油型/环境可接
受液压油标准中主要指标
及泵试验的测试要求
以上对于环境可接受液压油的
质量标准进行了解读，下面将回顾
矿物油型液压油的关键指标及泵试
验的测试要求，与环境可接受液压
油进行对比。

矿物油型液压油
目前国际上矿物油型液压油
的标准主要包括国际标准化组织
ISO标准、德国DIN51524标准
以及丹尼森DENISON、辛辛那提
Cincinnati^维克斯Vickers、日本
工程机械专用液压油JCMAS等。

ISO11158—2009是液压油的
产品标准，标准中对所有油品，要
求测试油品与丁購橡胶的相容性
（100°C,168h）,对硬度变化和
体积变化率进行了限定；对HM和
HV,要求采用ISO13357方法测试
油品的干式和湿式过滤性，通过标
准为80%（干法阶段I）、60%（干
法阶段II）、50%（湿法阶段I）、
50%（湿法阶段II）;叶片泵试验
采用ISO20763,通过标准为叶片
失重不大于30mg,定子失重不大
第
一
期
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密度(15 °C)/(kg-m 3)
黏度等级
22
3246
68
1001)
ISO 3448
报告
ISO 12185ISO 3675
第一期
色度报告
ISO 2049
外观(25 °C)
透明
3(灰分)/% W
供需协议
ISO 6245
闪点（开口）/°C 工
165175185195205ISO 2592
运动黏度/(mm 2-s _,)
-20 °C W
0°C
w 40乜100 °C
M
供需协议30019.8-24.2
4.1供需协议42028.8-3
5.2
5.0
供需协议780
41.4-50.6
6.1供需协议1 400
61.2-74.8
7.8
供需协议
1 500
90.0-110
10.0
ISO 3104
倾点/乜° W
-21
一 18-15-12-9ISO 3016
低温流动性（7天后）/°C
供需协议
ASTM D2532酸值（以KOH 计）/（mg・g・1） w
供需协议
ISO 6618ISO 6619水分/ ( mg • kg" ) 3) w 1 000
ISO 12937
ISO 6296清洁度水平供需协议
ISO 4406
ISO 11500
铜片腐蚀（100乜，3h ）/级
w
2ISO 2160液相锈蚀（24 h , A 法）
通过
ISO 7120
泡沬性（倾向/稳定性）/（mL/mL ）
ISO 6247
程序I （ 24七） W 150/0
程序 II (93 °C) W 80/0
程序 III (后 24 °C)
W
150/0
空气释放值（50 °C ） /min
W 771010
14
ISO 9120
分水性（乳化液到3 rnL 的时间）/min 54°C
M
供需协议
ISO 6614
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（续表4）
1000h后橡胶相容性4）ISO6072试验温度/°C
丁月青橡胶6080
聚氨酯橡胶6080
氢化丁購橡胶6080100100100
氟橡胶6080100100100邵氏硬度变化/级-10/+10-10/+10-10/+10-10/+10-10/+10
体积变化/%-3~+10-3~+10-3~+10-3〜+10一3~+10
延伸度变化/%3030303030
拉伸强度变化/%W3030303030
氧化安定性（无水TOST）5,ISO4263-3酸值变化2mgKOH/g的时间/h报告/供需协议DIN51554-3 Baader试验（95乜，72h）
40乜黏度增长/%20
承载能力试验/级ISO14635-1 FZG A/8.3/90三10101010
叶片泵试验ISO20763环失重/mg W120
叶片失重/mg30
注释:1）只有HEES有VG100的要求；
2）HEPG的水分指标为5000mg/kg；
3）HETG的倾点指标为“供需协议”;
4）HETG/HEPG/HEPR无聚氨酯相容性的要求，HETG VG46/VG68橡胶相容性的测试温度为80°C;
5）HEPG/HEPR为TOST氧化试验，通过指标为000h,试验方法为ISO4263-3。

于120mg o
DIN51524标准强调了油品的负载能力，主要用于欧洲市场。

此标准共分HL、HLP、HVLP三个系列。

DENISON标准是目前世界上液压油标准中规格较高的标准，其性能测试主要包括过滤性、热安定性、水解安定性等模拟评定的测试要求。

在性能方面，采用DENISON泵试验来评定极压抗磨性。

DENISON HF-1采用P46柱塞
泵，DENISONHF-2采用T6C叶
片泵，DENISON HF-0的要求更加
苛刻，必须同时通过T6H20C柱塞
泵和叶片泵双泵的测试（加水）。

T6H20C泵进行测试时总用油量小，
润滑油必须有优越的极压性能方可
通过测试。

Cincinnati标准要求通过
D2882叶片泵试验并且尤其强调了
热安定性。

Vickers液压油规格要求试
验油品要通过V-104C叶片泵
和35VQ25叶片泵的测试。

缘于
V-104C叶片泵1999年已经停产，
ASTM D2882不能作为液压油的评
判标准，采用V ickers V20泵替代
V-104C泵进行液压油的相关测试，
35VQ25泵试验依旧被列入I-286-S
规格之中。

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■
准备更换的HE液压HETG HEES HEPR HEPG
油品种（甘油三酯类）（合成酯类）（聚Q烯姪及其他合成姪类）（聚乙二醇类）
油温兀一10~+70一20〜+80-30~+100-20~+80
密封材料工业弹性体（需与供工业弹性体（需与制工业弹性体（需与制造商确认是否'工业弹性体（需与制造商确认是否货商确认是否有问造商确认是否有问有问题），塑料和可溶胶黏组分，有问题），塑料和可溶胶黏组分可题）题），塑料和可溶胶突然换油可能导致垫片泄漏，引起能存在问题，对于聚碳酸酯和聚丙
黏组分可能存在问密封问题烯酸酯没有耐受性
金属材料纯铝、纯锡、纯锌的部纯铝、纯锡、纯锌的部纯铝、纯锡、纯锌的部件不可以使纯铝、纯锡、纯锌的部件以及与这件不可以使用，这些件不可以使用，这些用，这些合金材料随着油品老化和温些兀素与铝的组合不可以使用，这
合金材料随着油品老合金材料随着油品老升而被腐蚀些合金材料随着油品老化和温升
化和温升而被腐蚀化和温升而被腐蚀而被腐蚀
过滤器镀锌过滤元件容易被纸质滤芯和镀锌过滤纸质滤芯和镀锌过滤元件容易被I吸盘过滤器，纸质滤芯和镀锌过滤损坏元件容易被损坏损坏元件容易被损坏
涂漆与涂漆兼容
最大残液体积尽量清洗干净系统，残留液控制在2%以内
换油期换油期取决于安装和应用情况，并必须征得油品供应商的同意。

为确定换油间隔，水分、固体颗粒污染物、黏度以及光
谱等分析是有必要的
过滤器更换更换新油时及运行50h后更换过滤器，后续应根据安装应用细节确定是否更换
期
日本工程机械协会（JCMA）
在2004年的工程机械用液压油的
规格中包括HK和HKB两个规格。

HK是一个工程机械用的矿油型抗
磨液压油规格，HKB规格为环境
友好型的液压油规格〔11阳。

满足
JCMAS HK,HKB规格的j由品可以
满足100°C和34.3MPa的工程机
械的液压系统的使用要求。

油品除
具有抗磨、抗氧化、湿式制动和密
封相容性性能的要求外同时还要通
过HPV35+35或A2F-10高压柱塞
泵试验冋。

我国非等效IS011158—1997
制定的现行液压油产品标准为GB
11118.1—2011o标准中规定了液
压油分为L-HL、L-HM（高压）、
L-HM（普通）、L-HV、L-HS和
L-HG六类。

其中HM（高压）、
HV、HS的氧化试验要求是1500h
后酸值不大于2.0mgKOH/g；在抗
磨性评价方面，Denison T6H20C
混合泵试验替代了原V104C叶片泵
试验。

环境可接受液压油
由于植物油和各种合成材料的
特殊性，四个类别的环境可接受液
压油对于橡胶相容性的要求都非常
严格，系统在加注这种油品时必须
关注密封件、过滤器等部件的耐受
性。

矿物油型的液压油的规格大都
要求采用比较苛刻的泵试验来评定
极压抗磨性，但环境可接受液压油
的泵试验要求比较缓和，理论上认
可采用单一的V-104C叶片泵评价
油品的极压抗磨性，但因为V-104C
已经不再生产，Easton-Vickers的
指标只能作为参考，接下来会用
ISO20763方法取代BS2000:Part
281、IP281和DIN51389O
关于环境可接受液压油的
推广应用
液压油在液压系统中的主要作
wnvironment and health
用是传递能量、润滑系统、防锈防腐、极压抗磨等。

包括甘油三酯类HETG、聚乙二醇类HEPG、合成酯类HEES、聚Q烯怪及其他合成姪类HEPR在内的环境可接受液压油是为了适应环保要求控制环境污染而开发的，说明天然的高降解性和低毒性使得植物润滑油、合成酯、聚乙二醇聚Q烯怪及其他合成怪替代矿物润滑油已经成为可能。

这四类产品中以植物油的降解能力最佳。

目前植物润滑油的氧化安定性、水 解稳定性以及低温流动性等较矿物油为差，在低温条件下因植物润滑油中的脂肪酸甘油酯等分子间热运动减缓影响了植物油的黏度，使得油品的流动性变差⑵。

在欧洲和北美，可生物降解液压油研究和应用已有20多年的历史，可生物降解液压油得到了高度重视，部分矿物油的使用已经逐步被一些环保法规所限制。

国际的润滑油和添加剂公司陆续推出了环境可接受的液压油产品和技术，比如美国瑞安勃、Mobil、BP等公司推出的可生物降解液压油，占其液压油总量10%[14,o欧洲的福斯以及来自意大利的Novamont公司的可生物降解液压油产品的优势体现在黏温性、挥发性、减摩性、氧化安定性、清洁能力等方面，说明经过合理调配的环境可接受液压油产品也能有效延长油品和滤油器的使用寿命并有效地保护设备。

我国目前虽没有制定环境可接受液压油的产品标准，但并不意味着国内市场没有产品需求。

解决可生物降解添加剂是开发环境可接受液压油的重要环节前我国满足可生物降解要求添加剂品种较少，环境可接受的液压油开发进程受到了极
大的限制，同时也迫切需要建立中
国的可生物降解液压油的标准以满
足日益增长的环保需求。

结束语
液压油的废油再生与环境可接
受润滑油产品看似属于不同的研究
领域，但实则在人们的认知上存在
着某种关联。

环境可接受液压油强
调的是一旦泄漏后因生物降解率高
对于环境的污染程度较低，但与液
压油少量的泄漏量相比，大量液压
油的废油再利用可能是大家更加关
注的问题。

国内外的现状是固定或
移动的液压设备中使用的液压油达
到换油指标后要进行废油再生并进
行循环利用，用户比较关心的是可
生物降解液压油较矿物油型液压油
的使用周期是会延长还是缩短？可
生物降解的液压油一经使用，对于
废油再生过程是否会产生影响？比
如，能否提高废油再生的质量或是
使得废油再生工艺更简化？
中外专家一直致力于研究生物
可降解液压油的开发意义并着力于
产品开发，但目前我国迟迟没有推
出环境可接受的液压油产品标准，
有必要不断提高大家对于可生物降
液压油的认识。

明确该产品在液
压油循环利用链条中具有的优势,
将是推广这种产品的关键。

参考文献
[1]曲飞宇.中国废润滑油市场状
况及其再利用分析[EB/OL|.[2011-
11—221.http///view/
e93d4bl859eef8c75fbfb367.html.
⑵张贤明，周亮.生物降解不可再
生润滑油研究进展UJ.化工进展，
2012,31(11):2558-2561.
[3|Lou Honary.Making a Case for Soy
一Based Lubricants|J].LubEng,1998,
54(7):18-20.
[4]Wilfried J Bartz.Lubricants and
the E n vi ro nmen11J|.Tribo1ogy
International,1998,31(1-3):35-47.
⑸苏毅，废矿物油的污染特性及其
环境风险研究[D],重庆：重庆交通
大学：21-22.
⑹颜贤忠•高黏度等级抗磨液压油
在综合采煤机上的使用寿命研究UJ.
润滑油，1998,⑵:52-57.
[7]CMASP042.Biodegra
dableHydraulicFluidsforC
on—structionMachinery[S].2004.
b|韩恒文，宋爱华•可生物降解
液压油标准的现状与发展UI.润滑
油.2011,26(4):45-53.
[9]lSO15380.Lubricants,Industr
ialOilsandRelatedProducts(Clas
sL)-FamilyH(Hydrauliesystems)
SpecificationsforHydraulic fluids
in CategoriesHETG,HEPG,
FIEESandHEPR⑸.2002.
|10]IS015380.Lubricants,Indust
rialOilsandR elated Products(C las
sL)-FamilyH(Hydrauliesystems)
SpecificationsforHydraulic fluids
in CategoriesHETG,HEPG,
HEESandHEPR[S].2016.
[11]陈惠卿.工程机械用液压
油的选择UI-液压气动与密
封,2012,(2):46-51.
[12]JSMAS P041,建筑机械用液压油
JCMAS HK规格[SJ.
[13]李韶辉，刘中国，黄东升，等.
日本抗磨液压油规格及OEM用油
动态U1-润滑油，2015,(8)：79.
[14]韩恒文.可生物降解液压油
的研究进展山•润滑油，2011,26
(3):1—6.
第
一
期。