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现代润滑油五大添加剂之二:分散剂

作者:广西立铖钢业有限公司 浏览:

分散剂是指能抑制油泥、漆膜和淤渣等物质的沉积,并能使这些沉积物以胶体状态悬浮于油中的化学品。

早期的润滑油清净分散剂为含有金属的磺酸盐、烷基水杨酸盐、烷基酚盐、硫代瞬酸盐等,称它们为金属清净分散剂。其后发展了一类不含金属的具有优异分散性能的添加剂,称为无灰清净分散剂。在20世纪80年代前,人们把这两种添加剂统称为清净分散剂,只是把含金属的称为有灰清净分散剂或金属清净分散剂,把不含金属的称为无灰清净分散剂。实际上,这两类添加剂之间是有很大区别的,一 是金属清净分散剂含有金属,一般为钙、镁、钡和钠等金属,而无灰清净分散剂不含金属;二是金属清净分散剂都有碱性,大多数还是高碱性的,对酸的中和能力很强,而无灰清净分散剂没有碱性或呈弱碱性,因此没有或只有很弱的酸中和能力;三是无灰清净分散剂的相对分子质量很大,一般是金属清净分散剂有机部分的4~15倍,无灰清净分散剂的分散能力也比金属清净分散剂高出10倍左右。由于无灰清净分散剂在内燃机油中的分散作用优异,用量越来越多,且它的主要功能是分散作用,因此,20世纪80年代以后,已明确把这两类添加剂分成清净剂(原金属清净分散剂)和分散剂(原无灰清净分散剂)两大类。


无灰分散剂( Asbles Dispersant)的发展与现代汽车工业的发展是分不开的。20世纪40-50年代国外的汽车增多,特别是欧美国家的小汽车急剧增加,其后果是使环境污染加重、使城市交通阻塞。为减少对空气污染,普遍使用了正压进排气(PCV)系统;这样虽改善了汽车的排气,但造成燃料燃烧后的酸性物质容易窜人曲轴箱,恶化曲轴箱内润滑油的工作环境,使油泥的生成量增加;另外汽车增加造成交通常常阻塞,使城市中行驶的汽车经常低速运转和开开停停,处于这种情况下的汽车曲轴箱油的温度低,使燃料烃和燃料燃烧所产生的水汽不易排出,也容易造成漆膜和油泥等沉积物的增加。正是由于汽车采用正压进排气(PCV)系统和低速短途行驶情况的增加,使润滑油中的漆状物与淤渣沉积物生成的趋势大大增加,被冷凝下来水汽与树脂、烟炱和油混合时生成大量乳化油泥,造成了阻塞管道及滤网,严重影响曲轴箱油的正常使用。对这种油泥,以前使用的磺酸盐、酚盐硫代膦酸盐等金属清净剂几乎没有效果,因此急需开发对这种低温油泥有效的添加剂。1955年美国杜邦公司研究出一类新型的聚合型分散添加剂甲基丙烯酸12~14酯与甲基丙烯二乙基胺基乙酯的共聚物,由于它不含金属,燃烧后无灰,因此被称为无灰添加剂。这种无灰剂使低温油泥问题得到一定程度的改善,但不太理想,直到60年代出现了非聚合型的丁二酰亚胺无灰分散剂才使低温油泥问题得到解决。但随着发动机性能不断改进,在80年代出现了所谓黑油泥问题,要求内燃机油兼有优异的高温清净性和低温油泥分散性,为了适应这一要求, 新型聚合型高相对分子质量的分散剂应运而生,目前已成为配制高档内燃机油的主要添加剂品种之一。


组成结构

分散剂一般都是一些相对分子质量较大的表面活性物质,其分子由亲油基(烃基)、极性基和连接基三部分结构特征明显的基团组成。



品种及应用

分散剂主要有聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、硫磷化聚异丁烯聚氧乙烯酯(无灰磷酸酯)、苄胺等四种类型,四种类型分散剂的亲油基全部是聚异丁烯(PIB),这是因为聚异丁烯价格低廉,油溶性好,而且可根据需要制取各种相对分子质量不同的聚异丁烯。

在这四种类型分散剂中,聚异丁烯丁二酰亚胺是使用量最多、应用最广泛的一种分散剂。


发展趋势

分散剂一般多用于现代汽车发动机油中,用量通常在19%~6%之间,主要用于控制发动机中的油泥。此外,铁路机车用机油要求有较高的碱储备性和良好的分散性能,也需要加人分散剂来提供;中速简状活塞发动机油倾向于用较少量的分散剂,一般加2%~4%;传统上一次通过的船用汽缸油不使用分散剂,但目前也已开始添加少量的分散剂,分散剂的加人不但可以提高船用汽缸油的分散性,而且可大大减少高碱值清净剂的加人量,降低了润滑油的成本;在二冲程汽油发动机润滑油(润滑油和燃料油混合燃烧)中添加过多的金属清净剂和抗氧剂,容易产生磨损和环粘结,为了防止此类事件的发生,多用特殊的分散剂或者与清净剂复合使用。应指出的是丁二酰亚胺型分散剂由于带有低分子量的聚异丁烯烃链基团,加入量过大会造成润滑油低温黏度增大,这给配制多级油带来困难,若加入聚合型分散剂(黏度指数改进剂)代替部分分散剂,既可改进低温性能,又可提供足够的低温分散性。

随着汽车工业的不断发展,对润滑油性能的要求不断提高,因而对润滑油所使用的添加剂的性能要求也在不断提高,推动着润滑油各种添加剂向具有更高性能和多功能的方向发展。作为润滑油五大添加剂之一的分散剂, 也正向着进一步提高其分散性和多功能的方向发展。如分散剂为了兼顾解决汽油机油低温油泥和柴油机油高温氧化等问题,国外已研制成功了既能防止低温油泥、漆膜的生成,又能抗高温油泥、漆膜生成的无灰分散剂,如聚甲基丙烯酸酯胺型无灰剂、烯基丁二酰亚胺衍生物等的混合物。


近年来国内外对无灰分散剂的研究较活跃,概括起来主要表现在以下几个方面:

高分子化,高分子无灰分散剂自身热稳定性好,其分散性能也较好,在高温条件下可表现出良好的分散性能和抗氧化性能。

多功能化,即在原有产品的基础上通过引入功能基团或改进产物部分片断的结构来起到增加产品功能、改善产品性能的作用。目前,较为常见的有通过引入小分子酚/胺改善产品的抗氧化性能,引入硼改善产品的抗磨性能及橡胶相容性能。

环境友好型产品的开发。在国外,油品中使用的无灰分散剂已经向无氯产品全面过渡。


现代润滑油五大添加剂之二:分散剂
早期的润滑油清净分散剂为含有金属的磺酸盐、烷基水杨酸盐、烷基酚盐、硫代瞬酸盐等,称它们为金属清净分散剂。其后发展了一类不含金属的具有优异分散性能的添加剂,称为无灰清净分散剂。在20世纪80年代前,人们把这两种添加剂统称为清净分散剂,只是把含金属的称为有灰清净分散剂或金属清净分散剂,把不含金属的称为无灰清净分散剂。实际上,这两类添加剂之间是有很大区别的,一 是金属清净分散剂含有金属,一般为钙、镁、钡
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