提高燃料轉換效率,生產綠色環保產品是潤滑油行業的發展趨勢。酯類生物基礎油由于可用以生產高性能潤滑油,引起了人們的注意。潤滑油生產商只有掌握了酯類基礎油的摩擦性能,才能讓這種綠色產品物盡其用。
酯可以從棕櫚油等可再生能源中獲取,其成分包含脂肪酸。化學結構不同的酯生產的基礎油具有不同的潤滑性質。意慕利油脂化學公司近期的一個調查研究發現,支鏈酯、油酸酯以及飽和酯基礎油的摩擦性能和成膜厚度都存在一定差異。
這項研究證明了酯類基礎油具有良好的剪切穩定性,而且酯類基礎油的摩擦性能受粘度等級和工作溫度的影響。有鑒于此,在挑選酯類基礎油來制配潤滑油時,應當將理想粘度和工作溫度作為選擇標準。
為什么選擇酯類基礎油?
摩擦學者和潤滑工程師協會調查顯示,摩擦學領域的主要研究方向是加大潤滑油對燃料能源轉換效率的貢獻。在2014年的調查中,35%調查對象把減少使用化石燃料、致力減排節能視為摩擦學領域的研究主流。超過一半的調查對象認為該主流將持續十年以上。
對于汽車和交通行業來說,改善燃料轉化效率這項工作已經進行了相當長的一段時間,全球各國重視減排,更是將該項工作提上了日程。針對這個問題,汽車和交通行業部門已經頒布了相關法規,而行內經營者也力求提高能源效率以減少燃料費用。為了達到這個目標,越來越多的潤滑油企業和潤滑油原料供應商也推銷起了能夠提高效率的產品。
潤滑油通過減少接觸面和潤滑油本身產生的摩擦,提高能源和燃料效率。現在,0W和5W機油等低粘度潤滑油的使用率提高了,與此相同的還有ISO VG32液壓油等工業用油,這些都反映了潤滑油能夠提高燃料和能源利用效率的事實。
潤滑油的所有成分都應該對節能的目的有所奉獻。要想潤滑油產品達到理想效果,生產過程中就應該具備先進的制配技術、高性能添加劑以及良好的基礎油。人們通常認為,石油基潤滑油的良好性能得益于各種表面活性添加劑成分。APIⅡ類、Ⅲ類和Ⅳ類基礎油都是非極性的,因此,只有加入容易附著在金屬表面的添加劑,才能讓這幾類油達到減摩耐磨的效果。
但是,酯、聚亞烷基二醇等Ⅴ類合成基礎油是極性的,可以吸附在金屬表面,即使沒有添加劑也能達到較好的潤滑效果。從一定程度上來講,酯和聚亞烷基二醇的化學性質,以及Ⅴ類基礎油的粘度造就了這種效果。
酯類基礎油的測試方法
為了得到摩擦性能規律,總計10種酯類基礎油接受了深度研究,其中包括了油酸酯、支鏈酯以及飽和酯三種酯成分。這10種基礎油囊括了ISO VG20到VG320之間的五個粘度等級。
這項研究采用了三種測試方法來對比酯類基礎油的表現,在每種測試方法下,試樣分別接受40℃、70℃、100℃、130℃四種測試溫度。第一種方法使用超剪切粘度儀檢測基礎油的剪切穩定性。在高負荷和高應力工況中,潤滑油的剪切穩定性尤其重要,因為這些情況可能導致潤滑油變稀。
第二種方法是在彈流動力潤滑體系下檢測基礎油的成膜厚度。彈流動力潤滑發生在兩個滾動接觸面之間,滾珠軸承和滾動軸承存在滾動接觸面,因此渦輪機油和液壓用油必須在彈流動力潤滑狀態下具有良好的成膜能力。
第三種方法采用小型牽引機檢測潤滑油的摩擦系數和牽引力,通過改變潤滑油的運動速度,對比結果,測試分別在邊界潤滑、混合潤滑、彈流動力潤滑三個體系下進行。邊界潤滑和混合潤滑常發生在切割、成型和軋制操作中,以及齒輪、螺桿壓縮機、滾珠軸承還有其他重型機器和高負荷設備中。
測試結果的分析與理解
一般來說,相比于含有特殊聚合物和粘度改進劑的潤滑油,酯類基礎油具有良好的剪切穩定性,能很好地達到所需的粘度等級,即使是高粘度酯類基礎油也不例外,而這個調查研究也證明了這一點。
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