粘温特性

粘温特性

定义润滑油的粘度随着温度的升高而变小，随着温度的降低而变大，这就是润滑油的粘温特性。因此，对每一个粘度的报告值必须指明测定时的温度。

意义粘温特性对润滑油的使用有重要意义，如发动机润滑油的粘温性能不好，当温度低时，粘度过大，就会造成启动困难，而且启动后润滑油不易流到摩擦面上，造成机械零件的磨损。温度高时，粘度变小，则不易在摩擦面上形成适当厚度的油膜，失去润滑作用，易使摩擦面产生擦伤或胶合。因此要求油品的粘温性能要好，即油品粘度随工作温度的变化越小越好。

评价油品的粘温特性普遍采用粘度指数（VI）来表示，这也是润滑油的一项重要质量指标。

粘度指数 1935年Dean和Davis提出一种办法，认为地选定了两种原油作为标准原油，一种是当时已知的，被认为粘温性质最优的原油，规定它的粘度指数为100；另一种为粘温性质最坏的原油，规定它的粘度指数为0。将所试验润滑油的粘温性质同标准油做一比较，即在98.9℃（210°F）试验油与标准有都具有相同的粘度，然后比较它们在37.8℃（100°F）下的粘度差异。设好油的粘度为H，，坏油的粘度为L，试验润滑油的粘度为U，粘度指数（VI）即按下式计算：

×100

粘度指数（VI）=─L-U

L-H

为了计算石油产品和有关材料的粘度指数，国际标准化组织（ISO）石油产品技术委员会专门制订了石油产品粘度指数计算法ISO 2909-1975。我国也参照采用ISO 2909-1981制订了国家标准GB/T 1995-88（1998）《石油产品粘度指数计算法》。这个标准规定了从石油产品的40℃和100℃运动粘度计算粘度指数的两个方法。

1.方法A

适用于粘度指数低于100，但不包括100的石油产品。

如果石油产品100℃的运动粘度小于或等于70mm2/s，运动粘度L和H值可查表获得。如果在100℃的运动粘度大于70mm2/s，按下式计算L和H值：

L=0.8353Y2+14.67Y-216

H=0.1684Y2+11.85Y-97

式中 L—与所求粘度指数的石油产品在100℃时的运动粘度相同，而粘度指数为零的石油产品在40℃时的运动粘度，mm2/s；

Y—所计算粘度指数的石油产品在100℃时的运动粘度，mm2/s；

H—与所求粘度指数的石油产品在100℃时的运动粘度相同，而粘度指数为100的石油产

品在40℃时的运动粘度，mm2/s。

按下式计算石油产品的粘度指数VI：

粘度指数（VI）=─L-U

×100

L-H

式中 U--所计算粘度指数的石油产品在40℃时的运动粘度，mm2/s。

2.方法B

适用于粘度指数为100或更高的油品，由下式计算粘度指数：

VI=(log-1N-1)/0.00715+100

式中 N=（logH-logU）/logY

U和Y是所求粘度指数的液体分别在40℃和100℃时的运动粘度。H是与待测液体在100℃时的运动粘度相同，粘度指数为100的标准液体，其在40℃时的运动粘度。若100℃时，运动粘度不大于70mm2/s，可从表查到H；100℃时，运动粘度大于70mm2/s时，H通过下式计算：

H=0.1684Y2+11.85Y-97

化学组成对粘度、粘温性质关系

各类烃中的粘度：环烷烃>芳香烃>烷烃，并且随环在分子中所占的比例增加而增加。同样的环烃侧链长度增加，侧链数目增加，粘度也增加。环烷烃是组成润滑油的主体烃，所以通常把它看成是润滑油粘度的载体。

各类烃中以烷烃的粘温性能最好，其粘度指数（VI）大于180。正构烷烃比异构烷烃的粘温性能好。烷烃支链越多粘温性越差。不论环烃还是芳香烃，其粘温性随环数增加而变坏，随烷基侧链增长而变好。混合烃比芳香烃或环烷烃的粘度指数还低。多环短侧链混合烃比少环长侧链混合烃粘度指数低。胶质沥青质都是多环化合物，其粘度特大而粘温性能很差。精制润滑油，除去胶质沥青质等非烃类化合物和多环化合物，使油粘度下降，但粘度指数提高。通过破坏加氢，使环结构变成链状结构，油的粘度指数也会提高。总之少环长侧链是润滑油的理想组分。

增粘剂

当温度升高时，增粘剂的分子便“舒展”开来，减缓了润滑油粘度降低。在温度低时，增粘剂溶解度减小，分子开始“卷缩”成紧密的小团，对粘度的影响减小，不至于使润滑油在低温时粘度过于变大。

常用的有聚正丁基乙烯醚、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸脂等，添加量为0.2%~2.0%。

粘度与压力关系

在高压下，油的分子与分子间引力增大，分子移动时内摩擦阻力增加，故粘度变大。温度影响粘度随压力变化的程度，高温时压力对粘度的影响小，低温时压力对粘度的影响大。温度相同时，压力对高粘度油的影响比低粘度油大。不同分子结构对压力感受性：芳香基>环烷基>石蜡基，用沥青基或石蜡基制成的润滑油，压力对油粘度影响也很大。油分子组成越复杂，压力对粘度的影响也越大。压力升高对植物油粘度的影响不明显，对矿物油不仅影响粘度而且使粘度指数增高，这一特性对低粘度指数的矿物油表现更突出。

润滑油粘度压力变化值（20~100℃）

压力/MPa 7 15 20 40 60 400

粘度增高/% 20~25 35~40 50~60 120~160 250~350 800~4000

润滑油粘压性质在实际使用中也十分重要的。一些滚动轴承和双曲线齿轮油膜压力可达3000~4000MPa，此时为实现弹性流体动压润滑，润滑油的粘压性质是主要的。