粘度指数改进剂的特点及应用

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滑油 的平 均分 子 量仅 为 5 0左 右 。 0 当这种 高分 子 聚合 物溶 解 在溶 剂( 滑油1 润 中后 , 形成 线 团结 构 , 会 且在 溶
粘 度指 数 改 进剂 ( i oi dxI poe)又 叫 V s syI e m rvr c t n
增粘 剂 。 常用 V I 通 I 表示 。它 主要用 于 内燃 机油 、 液压 油、 自动 传 动 液 和齿 轮 油 中 , 润 滑 油 中加 入 量 比较 在 大 的一 类 添 加剂 。常用 的粘 度 指数 改进 剂 ( I 包 括 VI )
新 疆 石 油 科 技
21 0 1年第 3期 ( 2 第 1卷 )
・ 9・ 1
粘度指数 改进剂 的特点及应 用
唐 琼 英① 柯 友 胜 花卉 吐 尔孙 那依
新疆 克拉 玛 依 石 化 公 司 炼 油化 工 研 究 院 , 3 0 0 新 疆克 拉 玛 依 840


介 绍粘度指数 改进剂发展及应 用、 作用原理和使 用性 能要 求 , 对粘度指数 改进 剂增粘 性、 剪切稳 定性、 温性能、 低 高温性
多 , 而使 油 品的 粘度 远 大 于 溶剂 的粘 度 , 因 这就 是 增
性 。使 油 品具 有 良好 的高 温 润滑 性 和低 温 流动性 . 与 此 同时要 求 V I对油 品的抗 氧 化安 定性 、 I 清净 性 不 产
生 明显 的有 害 的影 响 , 还要 求 稠 化油 在机 械 剪切 力 的 作 用下 粘度 损失 适度 。 实 际应 用 中。 种好 的 V I 在 一 I 不 仅 要 求 稠化 能 力 大 、 切 稳 定 性好 。 剪 同时 还 要 求 具 有 良好 的低 温性 能 和热 氧化 安 定性 . 目前 为 止还 没 有 到
图 1 粘 度指数 改进 剂作 用 机理 示意 图
4 粘 度 指 数 改 进 剂 使 用 性 能
VI I 的使 用 性 能 主要 体 现 在对 油 品 的增 粘 能 力 、
剪切 稳 定 性 、 温 性 能 和高 温 清 净 性 、 氧 化 安 定性 低 热 几个 方 面 。
化合 物 。人 们 称这 些 高分 子化 合 物为 增粘 剂 、 度改 粘 进剂 , 为普 遍 的称粘 度指 数 改进 剂 。 I 的产量 逐年 更 VI
低 温启 动 性 是指 油 品在 低 温 下 发 动机 能 否 正 常
要 将 几 种性 能进 行平 衡 与兼 顾 , 舍 得 当 , 能 真 正 取 才
发 挥好 粘度 指数 改进 剂作 用 。 因此在 润滑 油 的研制 和
发 动 , 低 温启 动粘 度(c ) 表示 ; 温 泵送 性是 指 用 c s来 低
增大 , 占添 加剂 总 量 的 2 %左 右 。 当前 V I 5 I 的发 展趋
势是 在 改善 剪切 安 定性 、 热氧 化安 定 性和 低 温性 能 的
①作者 简介 : 工程 师 ,0 5 0 2 0 — 7毕业 于石油 大学( 华东) 石油炼制专业

2 0‘
新 疆 石 油 科 技
归 纳 总结 , 见表 1 。
的最 大聚 合度 , 临聚 合度 ; 称 K 与 聚合 物结 构有关 的降解速 率 常数 。 一 式 () 明, 1说 同类 型 V I 分 子 量越 大 剪 切稳 定 性 I, 就 越差 。与此相 反, 子量越 大 稠化 能力 就越强 。 分 改 善剪 切稳 定 性 的方 法 有几 种 , 是 降低 V I 一 I 的 分子 量 以及使 分 子量 分 布变 窄 ; 二是 通过 改善 聚 合物 结 构稳 定 性 , 聚合 物 在 保 持 较 高 稠 化 能力 的 同时 , 使
量 , I 增 稠 能 力越 大 , 入 量 越 小 。 级油 的成 本 也 VI 加 多 就越 低 , 多级发 动机 油 的清净 性影 响小 。 对
剪 切稳 定性 是 V I I 的一个 重要 的使 用性 能 , 直 它
胶 量越 小, 品 的清净 性越 好 。 油
4 热 氧化 安定 性 . 4
2 1 # g 0 1 - 3期 ( 2 卷 ) 第 1
4 1 增 粘 性 能 与 剪切 稳 定 性 .
增 粘 能力 是 V I I 的一个 重要 性 能 。增稠 能力 主要
以保 证wenku.baidu.com 动 机 的关键 部 位得 到充 分 润滑 , 微 型旋 转 用
粘度 计 ( V来 评定 。需要 关 注 的是 , 不 同的 温度 MR ) 在

稠 的原 因。 在低温 下 , 高分 子 聚合物 以线 团状 存在 , 对
油 品粘 度影 响 不 大 ; 随着 温度 升高 , 线 团伸 张 , 效 其 有
容 积 增 大 . 而对 油 品流 动 阻碍 作 用 增 大 , 致 油 品 从 导
粘 度相 对显 著增 大 。V I I 就是 基于 不 同温度 下 具有 不 同形 态 . 对 粘 度 产生 不 同的影 响 , 并 以增 加 油 品粘 度 和改进 粘温 性 能 。图 1可形象 地 表 明这 种作 用嘲 。
流 体 力 学 体 积
种 V I能满 足上 述全 部要 求 。 I
2 粘 度 指 数 改进 剂 应 用 概 况
为 了改善 润 滑油 粘 温性 能 ,早 在 3 O年 代 就在 液 压 油和 大炮 齿 轮油 中加高 分子 化 合 物 , 当时 就应 用 了 聚 异 丁 烯 fI )4 P B .0年 代 出 现 了 聚 甲 基 丙 烯 酸 酯 f P A ,0年 代 末 到 7 M )6 O年 代 初 出 现 了 乙 丙 共 聚 物
42 低 温 性 能 .
V I 多级油 低温 性能 的影 响有 低 温启 动性 和低 I对
6 结束 语
粘度 指 数改 进剂 不仅 能 稠化 基 础油 , 且可 以改 而
温泵 送性 2个 指 标表示 。V I 改善 油 品高 温粘 度 的 I在 同时, 也会 对油 品 的低 温粘 度 产 生 一定 的负 面影 响 。 鉴 于高 分子 油 品的非 牛顿 特性 , 以不 能用 外推 法 测 所
能 、 氧 化 安 定 性 等 进 行 综 述 、 比 与 分析 ; 粘 度 指 数 改进 剂 的 选择 提 供 参 考 。 热 对 为
主题 词
粘度指 数 改进 剂 特 点 应 用
1 前 言

同时, 兼具降凝和分散性能。 3 粘 度 指 数 改 进 剂 作 用 机 理
VI I 是一 种油 溶性 高分 子 聚合 物 ,在室 温 下一 般 呈 橡 胶 或 固体 形 态 , 分 子量 从 几 万 到 几 十 万 , 润 其 而

酸值 增 加 、 环槽 积 碳增 多和 粘环 等系 列 问题 。 I 本 身 VI
的热氧 化安 定性 会 影 响稠化 油 的热 氧化 安定 性 , 因此
评价 VI I 都将 热 氧化 安定 性作 为一 项重要 指 标 。热 稳
定性 和抗 氧 化安 定性 是 2项 不 同 的性 能 。 而在 润 滑 然
聚 甲基 丙 烯 酸 酯f MA 乙烯 丙 烯 共 聚 物( c )、 P )、 o P 聚 异 丁烯 (I 1 氢化 苯 乙烯 二烯 烃 共 聚物 ( S )四大 PB 和 HD
类 。I V I不仅 能 稠化基 础 油 , 而且可 以改善 油 品的粘 温
剂 中的线 团体 积 与 分子 量 较 小 的溶 剂 油 相 比要 大 得
不 良
良 温 度 高
( P 、 烃共 聚 物f C ) E C)烯 O P 和氢化 苯 乙烯二 烯烃 共 聚 物
( S )其 中包 括 氢化 苯 乙烯 丁 二 烯 烃 共 聚 物 ( D) H D, S 及 氢 化 苯 乙烯 异 戊 二 烯 烃 共 聚物 ( P 等 高 分 子 化 合 HS ) 物。 进入 8 0年代 , 出现 了新 一代 具有 分散 性 高分子 又
其低 温 粘度 。
变油 品 的粘 温性 。 油 品具有 良好 的高 温润 滑性 和 低 使
温 流动性 . 同时要 求 粘度 指数 改 进 剂对 油 品 的抗 氧 化 安 定性 、 净性 不 产 生 明显 的有 害 影 响 , 要 求 稠 化 清 还
油 在机 械 剪切 作 用下 粘 度损 失 适 度 。在 实 际应 用 中,
表 2 常用 几种 V I 质对 比 I性
性 能 增 粘 能 力 剪 切 稳定 性 对 比排 序
OCP > HS > BB I > PVA D >P B l l P B > HS > OCP > BB> PMA I D P MA > B B> OCP > HS D> PI B
具有 较好 的剪 切稳 定性 。
现将 常用 几 种 V I 粘 能 力 、 切 稳 定 性 、 温 I增 剪 低 性能 、 氧化安 定性 进行 对 比见表 2 热 。
在实 际 生产 中可根 据 需要 合 理选 择 V 1 类 , I种 既
可 以达到 提高 油 品质量 又降 低成本 的 目的。
率;
P—t 间 的聚合 度 : t 时 P r 能在 溶液 中 自由运 动而 不会 被机 械力 破坏 ci 一
5 常 用 的 几 种 粘 度 指 数 改 进 剂 性 能 比 较 及 应 用
VI I 的使 用有 近 7 的历 史 , 0年 在不 断 地开 发 研究
过程 中 ,已对 各 类 型 V I 了一 定 的 了解 和掌 握 , I有 现 将 目前 广 泛使 用 的 V I I 主要 性 质 、 、 点 、 途进 行 优 缺 用
主 要指 V I 经 受 热氧 化 分解 后 导致 粘 度 下 降 、 I在
接 影响 多级 发动 机油 粘度 的稳定 性 。 聚合 物在 油 品 中
的剪切 稳定 性 , 的是 聚合 物分 子链 在 机械 作 用下 断 指 开 ( 解)的难易 程 度, 决 于 聚合 物 结 构及 分 子 量 大 降 取 小, 降解 速率 方程 为 : 其
在 低温 启 动时 ,短 时 间 内润滑 油 系统 油压 达 到正 常 ,
生 产过 程 中 , 评价 粘 度指 数改 进剂 非常 重要 。
粘 度指 数 改进 剂的特 点及 应 用
・ 1・ 2
表 1 粘 度指数 改 进剂 性质 及应 用
2 梁文 杰. 油化 学. 油 大 学 出版 社 .9 5 石 石 19
型粘度 指数 改进 剂 。 通 常用 成 漆板 试 验 模 拟 油 品 在 高 温下 的成 胶 情 况 ,试 验 中成 漆 板成胶 的胶重 表示 油 品 的清净 性. 成
K 系数 因子 : 一 m~分 子量 : a 常数 。 一 VI I 的增稠 能 力决 定多 级 发动 机 油 中 V I I 的加 入
式 中

43 高 温 清 净 性 -
() 1 由于 高分 子 聚合 物在 高 温下 易热 氧 化分 解 . 因此 加 人 V I 多级 油 的清净 性 有 明显 的影 响 。V 1 I对 I 分子
特性粘 度 ;
量 越 小, 油 品 的高 温清 净 性影 响就 越小 。分散 型粘 对 度 指 数 改进 剂 对 油 品 高温 清 净性 的影 响小 于 非 分 散
d/tKP— ci ; pd= (tP r )
() 2
油 的实 际使 用条 件下 , 热影 响 几乎 总是 伴 随着 氧化 影 响, 因此 对 于粘 度 指数 改进 剂 的考 察是 结合 两 者 的热
氧 化安 定性 。
式 中
P 聚合度 ; 一

d /d p t—t时 间 的 降 解 f 合 度 变 小 1速 聚
环境 下 , I 对 油 品低 温 粘度 的影 响 程度 有 较 大 的 区 VI
别。 .
取 决 于 V I的分 子 量 大 小 和分 子 上 的 主链 碳 数 以及 I 在基 础油 中的形 态 。 分子 量越 大 , 化 能力越 强 。 稠 分子
量与增 稠 能力 的关 系为 : -K ; q m ̄ =
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