润滑油氧化安定性

抗氧化安定性

1．什么叫润滑油氧化？

润滑油在使用和贮存过程中，与空气中的氧气接触，在一定的条件下，便会发生化学变化，而产生一些新的氧化产物，如酸类、胶质等。这些氧化产物聚集在油中，使油不论在外观或理化性质上都会发生变化，如颜色变暗、粘度增加、酸性增大，并且可能会有沉淀物析出。象这样的化学反应，称为润滑油的氧化。2．氧化深度与哪些因素有关？

（1）润滑油的化学组成以及这些组成的数量。

（2）温度条件。

（3）氧化时间。

（4）金属及其它物质的催化作用。

3．什么叫润滑油的氧化安定性？

润滑油在一定的外界条件下，抵抗氧化作用的能力，称为润滑油的抗氧化安定性。2．测氧化安定性对生产和使用有何意义？

测定润滑油的氧化安定性虽然不能充分地表示出润滑油的使用特性，但供判断润滑在使用过程中的氧化倾向，从而间接了解精制深度及可能使用的年限，在一定程度上评定润滑的使用价值，仍有一定意义。

由多种不同的烃类混合组成的润滑油，其氧化过程是十分复杂的。因为润滑油的组成成分不同外界氧化条件不同，因此生成的氧化物也不同。属于酸性氧化产物的有羧酸、酚等，深度氧化还会生成低分子酸。这些产物会使酸值增大，故氧化后酸值的大小可作为油氧化程度的指标之一。同时也可作为能否长期使用的标准。但有时氧化仅能形成小部分酸性物质，大部分则形成中性产物。属于中性氧化产物的有醇类、酮类、脂类、胶类及沥青质等。这些产物和它们之间的缩合物，能生成深色沉淀。往往有些油在氧化很深时，酸值反而降低，这是由于生成了不溶于油的高分子酸沉淀物。故深度氧化时推测油的抗氧化安定性，除酸值外，还有一项沉淀物含量的指标。

润滑油的抗氧化安定性愈好，则按此方法氧化后所测得的酸值、沉淀物含量就越小，使用时造成的危害也越小。反之，润滑油的抗氧化安定性差，则氧化后生成的氧化产物多，使用时造成的危害也大。如生成的有机酸类（特别是当有水

存在时）能腐蚀金属，缩短金属设备的使用期限，酸与金属作用生成的皂化产物，更能加速油的氧化。此外，对于绝缘油来讲，酸性产物能使浸入油中的纤维质绝缘材料变坏、污染油质、降低油的绝缘强度。能溶于油的中性胶质和沥青质，可加深油的颜色，增大粘度，影响正常的润滑和散热作用。不溶于油的氧化产物，在汽轮机油系统中，特别是在冷油器温度较低的地方，析出较多的沉淀，使传热效率降低。如沉淀物过多时，会堵塞油路，威胁安全运转。在变压器中沉淀物沉积在变压器线圈表面，堵塞线圈冷却通路，易造成过热，甚至烧毁设备。如果沉淀物在变压器的散热管中析出，还会影响油的对流散热作用。

因为汽轮机油和绝缘油在运行中都有不断被氧化的特性，故必须做抗氧化安定性的试验，否则，单凭酸值、粘度合格，也不能肯定是否可长期使用。

4．烃的氧化

在各类烃中，高温条件下，氧化顺序为：

烷烃＞环烷烃＞芳香烃

5．烃的氧化

烷烃氧化首先是产生化学活性高的自由基，然后通过一系列自由基链反应，与氧作用生成相应的醇类、醛类、酮类、有机酸等含氧非烃成分，这些成分还会进一步氧化，生成羟基酸，酯类等物质。

随着氧化的进行，分子中氧元素增多，相对分子量逐渐增大，最终成为粘稠液体或胶质，固体沉淀等。

环烷烃一般比烷烃难以氧化，氧化主要发生在烷基侧链上，环状结构比较稳定。只有温度较高时才可能出现断环生成含氧化合物，一般侧链成分增多，相对分子量增大，氧化安定性变差。

芳香烃中，无侧链的芳香烃在液相时氧化倾向极小。氧化主要倾向是在碳和氢之间加入氧生成酚及其大分子胶状缩合物。芳香烃也随侧链成分增多，氧化安定性变差。

6．氧化最终产物

烃→过氧化物→羧基酸→羟基酸→半交酯→沥青质酸→碳青质

烃→过氧化物→胶质→沥青质→半焦油质

过氧化物、羧基酸、胶质成分可溶于油中，过氧化物、羧基酸有腐蚀作用；

羟基酸、半交酯、沥青质微溶于油中，沉淀部分为粘稠物质，易附着在金属表面，高温时转化为漆状物，羟基酸对金属有腐蚀作用。

沥青质、半焦油质、碳青质这些成分以深褐色或黑色的固体粉末状细小微粒悬浮在油中，当聚集成大颗粒时从润滑油中沉淀下来。

进过深度氧化的润滑油，内部化学成分氧元素增多，相对分子量增大，烃成分转变为含氧非烃物，外观颜色变深，沉淀增多，腐蚀性增大。

7．氧化机理

烃的氧化本质是一系列通过自由基的链反应过程。

（1）自由基：带自由电子的原子或原子团。由分子受热、光辐射、电等能量的作用发生分解产生的。自由基电子未成饱和电子对，是一种不稳定的状态，具有很高的化学

活性，试验证明，自由基与分子间发生化学反应所需的活化能一般在40KJ以内，少数为41.8-83.6KJ。而当饱和分子间发生反应的时候，所需活化能可以达到

300-400KJ。二者差别非常明显。

（2）链的开始：产生自由基能量较高，为300~400KJ，能量来源于较高温度的热能，热辐射和金属器壁催化作用。

（3）链传递：自由基与烃分子或空气中氧发生作用。特点是链传递中自由基数目没有减少，是由一种形式转变为另一种形式自由基。

（4）链分支：当烃类链反应中出现过氧化物时，由于过氧化物性质活泼，反应活化能低，因此很容易出现分解反应，由一个自由基分解生成两个自由基。

（5）链中断：即自由基的湮没。自由基消失途径可源自于自由基间的相互作用生成化合物，或与惰性分子作用失去活性。

8．条件对氧化的影响

（1）温度：温度越高，氧化速度加快。

（2）氧压：氧化反应很大程度上与氧压成正比。当润滑油呈薄膜状氧化时，如有惰性气体（如氮）存在，则会阻碍氧化反应，如高压（20,2-22.7Mpa）空压机，虽然气缸内氧分压达4.04-4.54Mpa，温度达150℃，也可采用矿物油润滑，但如果纯氧大4.04-4.54Mpa，甚至在更低的温度时，矿物润滑油的氧化也以爆炸的速度进行，所以氧气压缩机不能使用矿物油润滑。