发动机油剪切稳定性评定方法的关键点和差异性

含聚合物的发动机油剪切稳定性评定标准的关键点和差异性

前言

润滑油粘度指数改进剂正在成为常用添加剂，改善润滑油的粘度指数，低温流动性和高温粘度保持性。粘度指数改进剂通常是油溶性的高聚合物, 这些高聚合物在发动机运转过程中, 受到剪切和热解的作用, 大分子发生断裂, 断裂后的聚合物增稠能力明显变小, 油品的粘度下降。常用的粘度指数改进剂为聚甲基丙烯酸酯(PMA)、乙烯丙烯共聚物(OCP)、氢化苯乙烯异戊二烯共聚物(SV)、聚异丁烯(PIB)四大类。乙烯丙烯共聚物(OCP)因其性能价格比较好, 在润滑油中广泛应用。

剪切安定性是润滑油品抗剪切能力的重要指标之一。发动机润滑油油品的抗剪切能力越强, 经剪切后粘度损失百分数越小, 则油品的剪切安定性就越好。为了评价含聚合物的液压油及内燃机油的剪切安定性国内外已建立了多种试验方法, 如ASTM D5119-02、ASTM D6278-17e1 、ASTM D5275 -03 、ASTM D2603 -01 、DIN 51382 、CEC L -14 -A -93，SH/T0107-2007,ASTM D7109-12， ISO 20844-2015等, 其中AS TM D2603 -01 是采用超声波剪切方法来评定含聚合物油的剪切安定性, ASTM D5119-02采用CRC L-38 引燃发动机测定，2003年作废。其余方法均采用柴油喷嘴剪切安定性试验仪来评定。

国内用于测定含聚合物油的剪切安定性的模拟评定方法主要有超声波剪切

法(SH/T 0505 -92)和柴油喷嘴剪切法(SH/T 0103-92)。因为超声波剪切法用油量少, 时间短, 仪器价格便宜，国内调合厂家普遍使用。柴油喷嘴法更接近实际工况, 区分性更好, 我国于1990 年参照ASTM D3945 -86(A 法)即后来的ASTM D3945 -93 标准制定了SH/ T 0103 含聚合物油剪切安定性测定法(柴油喷嘴法)的标准。

但是AS TM 已于1998 年提出了D6278 -98 标准, 替代D3945 -93标准, 2002 年又对D6278 -98 进行了修订。这样，ASTM D3945-93已经被淘汰，目前美国普遍采用D6278 标准来评价油品和粘指剂。在D4485 -03 中对CI -4 柴油机油的剪切安定性做出了明确的规定, 要求SAE XW/30 和SAE XW/40 油样经D6278 剪切后油样的粘度应分别大于9 .3mm2/s 和12 .5 mm2/s 。

欧洲也废除了与D3945 相近的方法CEC -L -A -79 , 目前采用与D6278 相近的CEC -L -14-A -93 方法和DIN 51382 方法,在ACEA2004 内燃机油规格中, 对A/B 、C 、E 三个系列的内燃机油的剪切安定性均要求采用CEC -L-A -93 标准或ASTM D6278 。

2004年后，ASTM参照CEC L-14-A -93标准，提出了ASTM D7109，明确要求采用柴油喷嘴30次和90次循环测定含聚合物润滑油的剪切稳定性，并对试验的精密度提出了更高的要求, 对仪器的校准提出了更合理的规定。

由于国内剪切稳定性测定标准与国外的差距，导致添加剂商或油公司在选购油品及粘指剂时, 因采用的评定标准不一致而造成了一些本可避免的纠纷。因此,进一步了解含有聚合物的润滑油的剪切稳定性测定方法是非常有必要的。下面重点介绍一下在用发动机油剪切稳定性测定标准的关键点以及差异性。

1、超声波剪切稳定性测定法

SH/T 0505-92含聚合物油剪切安定性测定法与ASTM D2603-01（13）Standard Test

Method for Sonic Shear Stability of Polymer-Containing Oils（含聚合物油超声波剪切稳定性测定法）相似，下图1 是ASTM D2603-01（13）测定设备的示意图。

图1 ASTMD2603 测定设备示意图

两种方法都是采用超声波振荡器，评定受超声波剪切作用所引起的粘度损失，以油的40℃粘度下降率来评定含聚合物油的剪切安定性。

但是，ASTM D2603经过了数次调整，测定条件和校准方法都发生了较大的变化。SH/T 0505-92与ASTM D2603 -01（13）两种测定方法的差异性见表1。

ASTM D2603 -01（13）中特别指出，由于本方法的局限性，不适用于发动机油剪切稳定性的测定。

2、燃油喷嘴剪切稳定性测定法

ASTM D6278-17e1 、ASTM D5275 -03 、CEC L -14 -A -93，ASTM D7109-12, SH/T 0107-2007, DIN 51382 、CEC L -14 -A -93，ISO 20844-2015等都是采用燃油喷嘴剪切法测定润滑油剪切稳定性。

ASTM D6278-17e1 、ASTM D5275 -03 源自已经淘汰的ASTM D3945-86。ASTM D6278-17e1，CEC L -14 -A -93，ASTM D7109-12, SH/T 0107-2007, DIN 51382 、ISO

20844-2015等都是采用Bosch柴油喷嘴，而ASTM D5275采用Waukesha柴油喷嘴，测得结果会与其他方法不同。

ASTM D6278-17e1 明确指出，采用该方法测得结果与采用ASTM D2603方法测定结果没有相关性。ASTM D6278-17e1 测定设备与CEC L-14-A-93相同，与CEC-L-14-A-93 的差异在于校准周期。与已经作废的ASTM D3945区别在于校准和操作方法。

ASTM D7109 与ASTM D6278 的测定方法相似，但要求测定30和90个循环，而ASTM D6278只要求测定30个循环。

图2 ASTM D6278 试验设备示意图。

国内标准SH/T 0107-2007在采用ASTM D6278—02时进行了修改。与ASTM

D6278 - 02的主要差异如下：