基礎油的性質對成品潤滑油的影響

張晨輝

2010.10

潤滑油的組成基礎油、添加劑基礎油的性質對潤滑油的性質有至關重要。添加劑的品種和配方平衡組合是形成潤滑油品種的基礎。潤滑劑的組成基礎油主要成分，決定潤滑劑的基本性質

如：抗氧、粘溫、低溫、揮發等性能添加劑

彌補和改善基礎油的不足

如：抗氧、粘溫、高低溫等性能

賦予潤滑劑新的性能

如：潤滑、極壓抗磨、防銹、防腐、清凈分散、抗泡等性能潤滑油的品質取決于基礎油、添加劑對于潤滑油原料來說，做為占到80%以上的基礎油決定了油品的高溫性能、剪切性能、粘溫特性、抗氧化能力、蒸發損失性能以及會造成油泥和積碳、煙怠的有害成份含量。而功能添加劑而主要體現在對油品的改性及提高方面。基礎油的API分類類別粘度指數飽和烴含量

硫含量I80－120<90％

且/或

≧0.03

％II80－120≧90

％

且

<0.03%III>120≧90

％

且

<0.03%IVPAO（聚a烯烴）V其它基礎油的理想組分：直鏈、帶支鏈飽和烷烴基礎油的非理想組分：

芳香烴和其它非飽和烴硫、氧、氮及其化合物膠質、瀝青重金屬元素基礎油的制造過程就是除去非理想組分理想的基礎油性能更高的粘度指數低揮發性提高溶解性改進化學特性以提高在發動機中的性能優良的低溫性能化學組成與物化特性間的關系直鏈烷烴支鏈烷烴單環烷烴多環烷烴芳烴KV揮發性VI2001551407050傾點溶解性分子量氧化安定性基礎油的性能與其烴組成的關系加氫或白土除去差S=抗氧劑N,O為促氧劑好差極性物抽提或加氫出去差一般/差好差芳烴可留下一般一般很好一般環烷烴理想組份好好好很好異構烷烴溶劑或加氫脫蠟除去好好太高很好正構烷烴精制過程揮發度氧化性能傾點粘溫性能性質烴類基礎油性能粘度化學活性表面活性溶解性揮發性高溫/氧化安定性低溫流動性磨損腐蝕傾向酸性物質和油泥生成摩擦損失抗乳化性抗泡性磨損密封材料適應性沉積物生成基礎油不同類別的性質I類油II類油III類油IV類油加氫工藝聚烯烴API分類粘度級別測定項目100SN100NVHVI4PAO4100°C運動粘度(KV)厘坨(cSt)

黏度指數(VI)95115130123傾點oC-15-18-21-72揮發度%GCD法371oC184.82<1

NOACK法250oC2314.51211.53.854.04.24.340°C運動粘度(KV)厘坨(cSt)20.321.219.516.8潤滑油加工方法溶劑精制飽和烴對IIIE氧化實驗的影響854555657560708090100基礎油飽含烴含量%達到粘度增長375%的時間小時數硫含量對IIID氧化實驗的影響粘度增長百分數%小時基礎油飽和烴及硫含量對氧化的影響350234284有抗氧劑5042162無抗氧劑01.912其中堿氮PPM01119總氮含量PPM0.0020.040.14硫含量%908584飽和烴%1049886粘度指數VIIIII基礎油類別旋轉氧彈分不同類別基礎油對抗氧劑的感受性不同飽和烴對1H-2高溫清凈性實驗的影響缺點加權評分飽和烴含量%(240小時試驗)飽和烴對1P高溫清凈性實驗的影響Additivesystem揃攠80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠OxidationStabilitySolvency添加劑系統A80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7Matrix80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7Matrix20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemerits20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1P來自ASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠Additivesystem揂攠氧化安定性沉積物溶解性添加劑系統A添加劑系統B缺點加權評分Caterpilar1P數據來自PC-7ASTM矩陣實驗基礎油飽和烴含量基礎油對清凈性的影響清凈性是測定發動機在活塞上沉積物的多少及狀態沉積物是基礎油在活塞上有較高溫度的氧化而形成,因此基礎油本身的氧化穩定性高就不易生成沉積物.飽和烴含量高沉積物就少,清凈性就好.但另一方面如果沉積物已經生成,基礎油對沉積物的溶解性高就會幫助清凈劑易于將沉積物從活塞上洗滌下來.基礎油的飽和烴對沉積物溶解性差因而飽和烴含量太高時清凈性就差.這兩個矛盾的因素使得飽和烴對清凈性的影響如兩圖所見的圓弧曲線,在飽和烴含量為80-90%之間最好.而加氫工藝生產的II,III類油飽和烴含量都在90以上因而清凈性不如I類油.反之在加氫工藝生產的II,III類油中通過了清凈性實驗的添加劑配方用在I類油中清凈性就沒有問題.飽和烴對VE汽油機低溫油泥分散實驗的影響40506070平均發動機漆膜評分平均發動機油泥評分5.566.577.580905.566.577.588.5405060708090飽和烴含量%飽和烴含量%飽和烴對T-8柴油機油煙炱分散實驗的影響1.01.21.41.61.82.060%70%80%90%100%基礎油飽和烴含量RelativeViscosity相對粘度基礎油揮發度的重要性工業規格潤滑油產品要求基礎油要求ILSACGF-2不大于

22%重量不大于

22%重量ILSACGF-3/GF-4不大于15%重量不大于15%重量ACEA.A3/B3/E3;VW503/506不大于13%重量不大于13%重量Porsche寶石捷不大于12%重量不大于12%重量MB229.5奔馳不大于10%重量不大于10%重量各種內燃機油規格對揮發度（Noack法）的要求

各種內燃機油規格對揮發度（Noack法）的要求越來越嚴,而對成品油的揮發度要求也就是對基礎油揮發度的要求。因為這是任何添加劑所無能為力的。不同類型100N的揮發度

API基礎油分類ⅠⅡⅡ+Ⅲ100℃運動黏度

mm2/s4.64.64.54.5黏度指數96102116126諾瓦克揮發度%重量21.117.614.711.7GCD模擬蒸餾揮發50%℃417420.8420.8438.5當基礎油的黏度指數越高,從API的Ⅰ類到Ⅱ類，Ⅱ類+及Ⅲ類，則其揮發度越來越低,這是因為相同黏度時異構烷烴比重最大而黏度指數越高表示其異構烷烴含量增高。基礎油的低溫黏度好才能配出低粘度級別油黏度級別對成品油CCS的要求對基礎油CCS的要求SAE5W-XX-30℃不大于-25℃不大于SAEOW-XX-35℃不大于-30℃不大于-25℃不大于

6600厘泊6600厘泊

6200厘泊6200厘泊6200厘泊

2500厘泊約2000厘泊

2500厘泊1500厘泊約1000厘泊低黏度級別對油品及基礎油的（低溫啟動）CCS黏度的要求

由于使用低黏度的5W,0W的油來改善燃料經濟性，而任何黏度指數改進劑及復合劑都毫無例外的要增加低溫黏度。因此就使得要求基礎油的低溫黏度足夠低才能滿足要求.添加劑是無能為力的.表3.1.1粘度級別分類--SAEJ300美國汽車工程師學會SAE粘度級別(CCS)低溫(℃)啟動粘度/mPa.s最大值(MRV)低溫(℃)泵送粘度/mPa.s最大值100℃運動粘度/(mm2/s)高溫高剪粘度mPa.s最小最小最大0W6200(-35)60000(-40)3.85W6600(-30)60000(-35)3.810W7000(-25)60000(-30)4.115W7000(-20)60000(-25)5.620W9500(-15)60000(-20)5.625W13000(-10)60000(-15)9.3205.69.32.6309.312.52.94012.516.32.9*/3.7**5016.321.93.76021.926.13.7注：我國包含質量等級SE、SF、CC、CD，SE、SF不要求高溫高剪切粘度。其余汽機油*包含0W-40、5W-40、10W-40**包含其余40級別油品基礎油不同類型100N的低溫CCS及泵送性

API基礎油分類IIIIII+IIIIII+100℃運動黏度

mm2/s4.54.54.54.54.54.5黏度指數90100110120130140-25℃CCS厘泊24502050160013001050850-30℃MRV厘泊450037502800220017501400當基礎油黏度指數越高，其低溫性能就越好,才有可能配制低黏度油品

基礎油不同類型150N的各種性質API基礎油分類ⅠⅡⅢⅢ+100℃運動黏度

mm2/s5.15.15.15.1黏度指數100106126143傾點℃-15-15-15-15CCS-25℃厘泊3780281015851185揮發度GCD,50%℃426.0430.8445.0453.0組成

%重量烷烴

芳烴

25.313.5

32.15.3

61.60.3

80.90.0當基礎油黏度指數越高，其烷烴含量越高其低溫性能及揮發度就越好,采用加氫工藝可以生產過去不曾有的Ⅱ+,III及Ⅲ+的油。可以與PAO抗衡。基礎油的低溫性能,揮發度與組成的關系API基礎油類別ⅠⅡⅡ+ⅢⅢ+GTLPAO100℃運動黏度

mm2/s4.044.164.494.183.874.003.8-4.1黏度指數95103116129141143124傾點℃-12-15-18-21-15-24-65-25℃CCS厘泊172013641461736529550490諾瓦克揮發度%重量35.527.114.714.816.210.014.0烷烴%重量22.529.836.361.684.8100100基礎油的低溫粘度任何粘度指數改進劑和復合劑都會增加低溫粘度，因此只有基礎油的低溫粘度達到一定標準才能配出合乎需要的油品.這也是任何添加劑無能為力的.基礎油黏度指數越高，其低溫性能就越好,才有可能配制低黏度油品.采用加氫工藝可以生產過去不曾有的黏度指數很高的II類,Ⅱ+,III及Ⅲ+的油。其烷烴含量很高其低溫性能及揮發度很好。可能配制所需的低粘度油品.GTL是從天然氣造氣(水煤氣)經過費托合成得到烷烴再經過加氫異構得到GTL潤滑油可與PAO媲美.基礎油揮發度及低溫CCS要求與粘度及質量級別的關系SJ/GF-2SM/GF-4/SL/GF-35WXX0WXXMB229.