1合成潤滑油的發展及其應用2主要內容前言合成發動機油合成抗燃液壓液合成壓縮機油合成齒輪油合成潤滑油所面臨的機遇與挑戰3美國石油化工和煉制協會（NPRA）潤滑油銷售年度報告指出，2011年美國國內潤滑油銷售量下降了3.3%，而全合成油增長了8.4%，半合成油增長了3.9%。美國Freedonia研究小組的最新研究表明，在未來的四年時間里，合成油的平均年增長率將達7.2%。特別是在重負荷領域，合成液壓液和傳動液的增長率將達9.3%，合成發動機油的需求將增加8.1%。合成油是指由化學合成的方法而制得的潤滑油。它可以滿足礦物油脂或天然油脂不能滿足的使用要求，如：低溫、高溫、高負荷、高轉速、高真空、高能輻射、強氧化介質以及長壽命等。合成油的增長勢頭強勁前言4PAGsyntheticoils聚醚Diester雙酯Polyolester多元醇酯合成油的典型結構5CHRCH3CHRCH3AlkylNaphthalene烷基萘Alkylbenzene烷基苯Poly-alpha-olefin聚-a烯烴6Siliconoil硅油Perfluoropolyether全氟聚醚PhosphateEster磷酸酯7合成油的典型性能合成油具有低摩擦力——節能增效合成油礦物油8合成油的典型性能合成油具有更好的低溫流動性9合成油的典型性能合成油具有更優異的粘溫特性礦物油粘度溫度更好的流動性更厚、更強的油膜40/100oCISOVG或SAE合成油10合成油的典型性能小結良好的高溫熱氧化性能；好的低溫起動性能及極低的凝固溫度；高的粘度指數；低的蒸發損失；好的極壓抗磨性能；良好的生物降解性；

......合成油品種繁多，性能各異。總的說來，合成油具有礦物油所難以達到的獨特性能。

11好的熱氧化安定性；低揮發性；良好的潤滑性；良好的低溫性能及冷啟動性，提供足夠的潤滑保護；延長發動機的大修時間，延長換油期；提高操作經濟性；對尾氣轉化催化劑的適應性。從內燃機油總的發展趨勢來看，隨著用戶用油水平及汽車工業的發展，合成油作為車用發動機油是內燃機油的一個發展趨勢發動機油的發展趨勢發動機油占整個潤滑油的半壁江山。隨汽車發動機的不斷發展及環保法規的日益嚴格，對發動機油提出了新的要求：12合成型發動機較礦油型發動機油具有更低的蒸發損失*`SynA0W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynB5W/30：PAO/EsterAPISJ/CFSynC10W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynD0W/40：PAO/Ester/AlkylAromaticAPISJ/CFMinK5W/30：MineralILSACGF-2;PartVHVIP10W/40：VHVI/MineralSJ/CFMinM15W/50：MineralSJ/CF蒸發損失比較

合成型發動機具有更長的使用壽命和更穩定的性能R.J.Bergstra,W.A.Givens,W.L.MaxwelletalSAE981444

13*`SynA0W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynB5W/30：PAO/EsterAPISJ/CFSynC10W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynD0W/40：PAO/Ester/AlkylAromaticAPISJ/CFMinK5W/30：MineralILSACGF-2;PartVHVIP10W/40：VHVI/MineralSJ/CF合成型發動機油具有更好的剪切安定性合成基礎油本身具有更好的粘溫性能和低溫性能，在調制發動機油時，需要（或根本不需要）較少的粘指劑.剪切安定性比較

R.J.Bergstra,W.A.Givens,W.L.MaxwelletalSAE981444

14合成發動機油使燃料經濟性提高使用合成油還使油濾清器的使用時間也得以延長。與礦油型發動機油相比，合成發動機油的平均燃料經濟性提高2.83%；即使是含7.3%油泥的使用過的合成發動機油，相對于新的礦油型發動機油，其燃油經濟性也能提高1.9%；合成油發動機油的增長勢頭強勁15液壓油是第一大類工業用油。合成液壓液具有良好的高低溫性、極壓抗磨性及抗燃性能。抗燃液壓液是合成液壓液的主要品種之一。合成抗燃液壓液遇到明火不易燃燒，典型抗燃油在700—800℃下不著火；在十分充裕的著火條件下即使燃燒，火焰也不擴散。抗燃性包含兩層含意：16液壓油可燃性規格標準方法：采用噴霧點火模擬試驗方法對不同油品和液體進行點火，根據噴霧可燃性參數的大小，將油品分成三類：第Ⅰ類是難以著火的，第Ⅲ類是容易著火的，第Ⅱ類是介于中間的。磷酸酯、水－乙二醇、W/O乳化液屬第Ⅰ類；多元醇酯屬第Ⅱ類；而礦物油、庚烷等屬第Ⅲ類產品。

17脂肪酸酯型抗燃液壓液主要用于要求中等抗燃、高壓、精密的液壓系統，及對環境友好的使用場合。脂肪酸酯型抗燃液壓液具有優異的潤滑性、高低溫穩定性和生物降解性能；通過采用不同碳數的脂肪酸配比、不同酯化度的多元醇酯作基礎油、添加適當增粘劑等方法可提高有機酸酯型抗燃液壓液的抗燃性能。三羥甲基丙油酸酯、新戊二醇油酯酯、季戊四醇油酸酯等基礎油主要使用領域18磷酸酯抗燃性優于脂肪酸酯，但其價格昂貴，粘溫性差，對氰橡膠、PVC涂料及油漆的相容性較差，且其對環境的影響較大。目前市場需求量在逐漸減小。

磷酸酯型抗燃液壓液芳基磷酸酯有較好的抗水解性、抗熱氧化安定性和抗燃性，烷基磷酸酯具有較好的低溫性能及較高的粘度指數，烷基芳基磷酸酯的性能則介于二者之間。磷酸酯抗燃液壓油具有好的熱穩定性、優異的邊界潤滑性能、低蒸發及好的水解安定性。19合成壓縮機油合成空氣壓縮機油在空氣壓縮機中，潤滑油除冷卻軸承、密封螺紋、螺紋與腔體之間的間隙之外，還起到冷卻空氣的作用。潤滑油在噴入濕熱空氣中或在轉子嚙合面上，油呈霧狀，并與高溫壓縮氣體混合，油品極易氧化變質。空氣壓縮機油苛刻的工作環境_____高溫、高壓、與氧及水蒸汽的接觸，通常礦物油難以滿足使用要求。20酯類油具備空氣壓縮機油所必須的優良性能。使用酯型空氣壓縮機油后，滑片式壓縮機的換油期從500h延長到4000h，螺桿式和往復式壓縮機的換油期都從1000h延長到8000h;酯類壓縮機油的使用也延長了壓縮機的壽命。酯類油在空氣壓縮機上的成功使用是合成潤滑油應用的典型范例。

酯型空氣壓縮機油具有殘炭低；抗熱氧化性能好；低溫性能好；蒸發損失小等優點。21聚烯烴具有優良的低溫性能、較好的熱安定性、氧化安定性、水解安定性、良好的抗乳化性及與礦物油及密封材料的相容性好。因而也被廣泛用于空氣壓縮機油中。聚烯烴型空氣壓縮機油合成烴型空氣壓縮機油特別適合于有水、潮濕環境下的空氣壓縮機的使用22CH4壓縮機油粘度的變化聚醚型壓縮機油的粘度保持率更高，能替代更好的潤滑保護。聚醚的粘溫性能好，本身不結焦，能保持機內清潔，對氫氣和烴類氣體的溶解度小，很適合作工藝用氣體壓縮機油。壓力粘度保持率%23合成冷凍機油因PAO極好的低溫性能，PAO型冷凍機油也常于氨型致冷劑壓縮機中。石蠟基冷凍機油與R12的互溶性較好，但與R22、R502等致冷劑的互溶性差，目前只限于用在以R12為致冷劑的全封閉壓縮機和以R11為致冷劑的高溫致冷設備中。合成烴型冷凍機油合成烴致冷壓縮機油克服了石蠟基油高傾點的缺點，PAO無蠟，低溫流動性好，所以回油性好，適用于更低的蒸發器溫度。

PAO與R12有很好的互溶性，在用R12和R114的熱泵中，其優良的熱化學安定性使系統中的積炭大大減少。在采用R12制冷劑的旋轉式螺桿壓縮機中，PAO與環烷烴冷凍機油比較，能提高3～10%的絕熱效率。24《保護臭氧層維也納國際公約》、《蒙特利爾協議書》等規定限期禁用CFCs，世界各國都投入相當大的力量研究開發CFC的替代品；作為CFCs制冷劑替代物的HFC-134a[1,1,1,2-四氟乙烷]（R134a)不含氯，對大氣臭氧層無破壞作用，且具有不燃、無毒等優點，因而目前被廣泛用于家用制冷設備和汽車空調；由于HFC-134a具有較強的極性，所以傳統的礦物油型冷凍機油及合成烴型冷凍機油與HFC－134a不互溶，不能用于使用HFC-134a的冷凍機。藍色天使近年來，庇護地球生命的臭氧層受到嚴重的破壞，部分區域甚至出現臭氧空洞----CFCs是造成這種現象的根本原因。與R134a有較好相容性的酯型和聚醚型冷凍機油成為研究熱點。25酯型冷凍機油較礦油型冷凍機油與R134a在更寬的組成和更低的溫度下具有更好的相容性。致冷劑-冷凍機油相圖R134a質量百分數溫度D.E.Kramer,ASHRAEJ.1999,41(11),55-61

26季戊四醇酯型冷凍機油的典型結構異構酸型酯型冷凍機油與R134a比有更好的相容性27聚醚的吸水性較強，改性聚醚的吸水性減弱；酯類油的吸水性較聚醚型的要弱，但比礦油強礦油的吸水性最弱。冷凍機油的吸濕性冷凍機油中過高的水含量會引起冰堵等事故在冷凍機油的生產過程中應嚴格控制水份的浸入時間/h吸水量（ppm)D.E.Kramer,ASHRAEJ.1999,41(11),55-61

28與酯型冷凍機油相比，聚乙烯醚（PVE，Polyvinylether）具有更好介電性、潤滑性及材料相容性能；雖然PVE也具有吸水性，但它不象有機酸酯那樣會發生水解，因而其受環境水蒸汽的影響較小；通過改變PVE的聚合度及醚鏈的烷基碳數，能很容易調節PVE的粘度，可滿足不同粘度等級冷凍機油的需要。新型冷凍機油基礎油-PVE

PVE有望成為有竟爭力的新一代冷凍機油29合成齒輪油材料科學和齒輪技術的發展，使齒輪設計不斷趨于小型化和更高的功率密度。合成齒輪油常用于礦油型齒輪油不能滿足的如高、低溫性能、高負荷及有抗燃要求等場合。最常用的合成齒輪油主要有聚-α烯烴型（PAO）、聚醚（PAG）型及有機酸酯（POE）型等。合成烴與礦物油具有相似的化學結構，但合成烴油的最大優點是其極好的低溫性能，極低的凝點及好的高溫抗氧化性能。合成烴型齒輪油通常用于極低溫使用環境。符合食品及醫藥衛生用油要求。30

聚醚具有很低的摩擦系數和潤滑性能，聚醚齒輪油有很強的極壓耐磨性能，適用于球磨機、粉碎機、輾壓機和采礦設備的各種正齒輪、傘齒輪和蝸輪蝸桿的潤滑，尤其適用于超負荷運轉的各種蝸輪齒輪和閉式齒輪的長壽命潤滑。但聚醚與密封材料的相容性較差，在高于100℃的條件下使用時最好使用氟橡膠；聚醚與其它油類（礦油、酯類油等）相容性差；聚醚對鋁及鋁合金的磨損較大.聚醚型齒輪油31而作為齒輪油基礎油，酯類油的粘度范圍、潤滑性能均稍差于聚醚。故僅用于航空齒輪、儀器儀表、鐘表、手表齒輪傳動，或高速工業齒輪傳動。粘度級別大于ISOVG460，則與高粘度聚烯烴調合，用作重負荷工業齒輪或汽車齒輪傳動箱油酯類油型齒輪油32TypeofGearEffectWorm/HypoidGears渦輪/雙曲面齒輪SpurandHelicalGears,BevelGearswithAxisNotOffset(斜齒輪/錐齒輪）ReductionofTotalLosses(齒輪失效減少率）30%andmore20%andmoreImprovedEfficiency（效率提高）15%andmoreupto1%ReductionofOperating(Steady-State)Temperature（降低操作溫度）20°Candmoreupto12°C延長齒輪使用壽命；提高效率；降低操作溫度。

合成齒輪油-節能33合成潤滑油所面臨的機遇與挑戰合成潤滑油性所具備的礦物油難以達到的獨特性能，為合成潤滑油的發展留下了一個難以替代的空間。雖然借助添加劑可在很大程度上提高礦物油的使用性能，但添加劑對油品的耐熱性能、低溫流動性、閃點及蒸發損失等物理性能的改善效果很有限。機遇礦物油