可生物降解润滑油新型抗氧剂研究

润滑与密封

LUBRICATIONENGINEERING

Nov.2008

Vol133No111

可生物降解润滑油新型抗氧剂研究

王　芳　袁晓东　郭和军　刘鲭洁

1

2

1

1

(1.第二炮兵工程学院　陕西西安710025;2.北京海军后勤技术装备研究所　北京100072)

摘要:新型环保型抗氧剂迷叠香是从云南一种天然植物中提炼而成,可降解、抗氧化性能好。使用抗氧剂迷叠香与传统抗氧剂T501进行复配,采用旋转氧弹法对该类新型抗氧剂抗氧化安定性进行了测试,发现其有很好的抗氧化效果,

较单独使用T501抗氧化效果有很大改善。通过合理选择基础油配制方式及比例,结果表明:当在基础油(菜籽油、季戊四醇酯和聚α烯烃的比例为15∶3∶2)中添加抗氧剂T501与迷叠香各015%(质量分数)时氧化时间最长。

关键词:可生物降解;迷迭香;抗氧剂

中图分类号:TE62613　文献标识码:A　文章编号:02-0150(2008)11-096-3

StudyonNewTypeAntioxidantsofBiodegradableOil

WangFang　YuanXiaodong　GuoHejun　LiuQingjie

1

2

1

1

(1.TheSecondArtilleryEngineeringCollege,Xi’anShaanxi710025,China;2.ResearchInstituteofofNavyLogisticsTechnologyandEquipment,Beijing100072,China)Abstract:ThenewtypeantioxidationrosemaryisextractedfromnaturalplantsinYunnanprovince,thebiodegradability

andantioxidationofwhichareverywell.ThetheantioxidationstabilityofanewtypeantioxidantbycompoundingrosemarywithtraditionalantioxidationT501wastestedbyrotaryoxygenbombmethod.TheresultshowsthattheantioxidationofthecompoundismuchbetterthanthatofT501.WhentheweightproportionofrosemaryandT501is015%separatelyinthetestedbaseoil(theratioofrapoil,pentaerythritolesterandpolyα2olefinis15∶3∶2),thelongestoxidatedtimeisobtained.

Keywords:biodegradable;rosemary;antioxidants

　可生物降解润滑油的研制和开发是21世纪润滑

[1]

油业的发展方向之一。而可生物降解润滑油所用基础油以植物油为主,植物油分子中含有大量的C==C双键,一般不饱和酸含量越高,其低温流动性越好,

[2]

但氧化安定性越差。因此,研究可生物降解润滑油基础油的氧化安定性及抗氧添加剂就显得尤为重要。本文作者将由天然植物提炼而成的环保型抗氧剂迷叠香与传统抗氧剂T501复配,将其加入到由菜籽油、季戊四醇酯、聚α烯烃组成的基础油中,通过旋转氧弹法对其抗氧化安定性进行了测试,发现其有很好的抗氧化功能,并且符合环境保护的要求。1　抗氧剂迷迭香

抗氧剂迷迭香是从纯天然植物中提炼出来的,具有优良的可生物降解能力,降解率可以达到85%以上,所以作为环保型润滑油的功能添加剂是非常符合要求的。111　抗氧剂迷迭香SEM形貌

对抗氧剂迷迭香试样进行不同倍数的放大,其表面形貌如图1所示。

图1　迷迭香的扫描电镜图

收稿日期:2008-04-18

作者简介:王芳,女,硕士研究生,主要研究方向为可生物降解润滑油1E2mail:wangfang20062287@sohu1com1

Fig1　TheSEMofrosemary

　从图1中可以看出,新型抗氧剂迷迭香具有很好

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

2008年第11期王　芳等:可生物降解润滑油新型抗氧剂研究97

的孔隙结构特征,适合添加到油料中。通过后面的

实验可以证实,在温度40～50℃搅拌40min左右,迷迭香就可以在油料中溶解,并且静置不分层,从而起到较好的抗氧化效果。112　抗氧剂迷迭香红外光谱分析(FT2IR)

仪器:EQUINOX55型傅里叶变换红外分光光度计;

-1

频率范围:4000131～3991259cm;盐片材料:KBr。

通过飞利浦公司的EDAX9900型EDS能谱仪对迷迭香表面元素含量进行了测定,结果如图3所示。测定结果表明其含有Zn、K、Si等元素,这些元素都可以在一定程度上改善润滑油的抗氧化性能。但是EDS能谱只能对表面元素进行分析,具有很大的局限性,所以新型抗氧剂迷迭香的抗氧化机制的探究还需要借助其它先进的手段。2　T501与迷迭香复配实验211　实验设备及材料

运动粘度测定器:大连分析仪器厂生产,控温精度小于等于±0115℃;磁力搅拌器:德国生产,WB20002A型;PG50022S型天平:大连分析仪器厂生产Max5100g;自动闪点测定仪:环境公司生产;润滑油水分测定仪:山东甄城华路电热仪器有限公司生产;自动闪点测定仪:德国海尔朝公司生产。表1为实验所用的材料。表1　实验材料Table1　Experimentmaterials

实验材料菜籽油

生产厂商四川什邡市恒源牌油脂有限责任公司重庆一坪化工厂重庆一坪化工厂美国chevron公司美国lubrizol美国infienum海后技装所海后技装所

PAO4LZ7065PX52OLOA1200T501

代号

图2　迷迭香的红外谱图Fig2　IRoftherosemary

季戊四醇酯聚α烯烃粘度指数改进剂

清净剂无灰分散剂抗氧剂迷迭香

图2是迷迭香的红外谱图。图中,3500～3300

-1-1cm处出现一个宽峰,是—OH峰;1686132cm处出现双峰可以断定该分子中含有C==O;同时根据

-1

3500～3300cm处出现的—OH峰可以确定该分子

-1

中含有羧基;2933132cm处出现的双峰为—CH2或—CH3;1044179cm

-1

-1

处出现的峰为—Si—O—

-1

基;14175cm、1274128cm处出现的峰判断该分子中含有丙烯基;同时分子可能存在苯环。113　抗氧剂迷迭香EDS能谱

212　实验仪器及实验原理

图4　旋转氧弹实验仪器装置简单示意图Fig4　Thesketchmapofrotaryoxygenbombtestdevice

图3　迷迭香EDS能谱图Fig3　EDSoftherosemary

图4为旋转氧弹试验仪器装置简单示意图,实验

方法按SH/T0193292标准。将试样、蒸馏水和铜催化剂线圈一起放到一个带盖的玻璃盛样器内,然后把它放进装有压力表的氧弹中。氧弹在室温下充入620kPa

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

98润滑与密封第33卷

#

压力的氧气,放入规定温度(绝缘油140℃;汽轮机油150℃)的油浴中。氧弹与水平面成30°,以100r/min的速度轴向旋转。当达到规定的压力时,停止试验。记录试验时间,以分钟(min)表示,作为试样的氧化安定性。213　基础油选择

基础油在润滑油中占绝大部分,是润滑油可生物降解的决定因素。目前作为可生物降解润滑油基础油的有植物油、合成酯和合成烃。植物油来源丰富,是可再生资源,而且它具有润滑性能优良、粘度指数高、无毒和易生物降解(CEC试验生物降解率在90%以上)的特点,但其热氧化安定性、水解稳定性

[4]

和低温流动性差,价格比矿物油高。植物油的缺点除通过深度精制及化学改性处理外,还可以通过与其它组分的复配来弥补。本文作者实验采用的基础油由菜籽油、季戊四醇酯、PAO4复配而成,其中菜籽油、季戊四醇酯和PAO4的比例为15∶3∶2。添加的添加剂有:216%复配粘度指数改进剂LZ7065;4125%清净剂PX52;4137%无灰分散剂OLOA1200。制备的油样的粘度指数为196,40℃和100℃的粘度分别为231177、71094mm/s。下面将以该油样为基础油来研究新型抗氧剂迷迭香的抗氧化安定性。214　实验结果分析与讨论

表2　抗氧剂添加剂量与抗氧化时间　　　　Table2　Thequantityofantioxidants

andthetimeofantioxidation

实验编号T501/%

1

#

从表2可以看出,在没有添加任何抗氧剂的1油样中氧化时间很短,仅有20min;添加015%T501和

#

0125%迷叠香的2油样氧化时间增加到328min;添

#

加015%T501和015%迷叠香的3油样氧化时间最

#

长,达到755min,即3油样抗氧化效果最佳;添加

#

015%T501和0175%迷叠香的4油样氧化时间缩短,仅有188min。可见抗氧剂的添加量适当时,才能实现最佳抗氧化效果。3　结论

将新型抗氧剂迷叠香与传统抗氧剂T501复配,研究了其在菜籽油、季戊四醇酯、PAO4组成的环保基础油的抗氧化性能。结果表明,新型抗氧剂迷叠香与传统抗氧剂T501复配后在基础油中呈现出较好的抗氧化性能;当菜籽油、季戊四醇酯和PAO4的比例为15∶3∶2,T501与迷迭香的添加量分别为015%(质量分数)时,氧化时间最长。参考文献

【1】刘光东,周文富.油酸抗氧剂的筛选及作用机理研究

[J].郧阳师范高等专科学校学报,1999,19(6).LiuGuangdong,ZhouWenfu.AStudyontheSelectedandProcessMechanismofOleicAcidAntioxidant[J].JournalofYunyangTeachersCollege,1999,19(6).

【2】董浚修.润滑原理及润滑油[M].北京:中国石化出版

社,1998.

【3】王丽娟,刘维民.润滑油抗氧剂的作用机理[J].润滑

油,1998(1)35-37.

WangLijuan,LiuWeimin.Mechanismofanti2oxidationa2gentsforlubricatingoil[J].LubricatingOil,1998(1)35-37.

2

#

3

#

4

#

0020

0150125328

015015755

0150175188

迷叠香/%氧化时间/min

【4】王大璞,乌学东,张信刚,等.绿色润滑油的发展概况

[J].摩擦学学报,1999,19(2):181-186.

WANGDapu,WUXuedong,ZHANGXingang,etal.De2velopingStatusofGreenLubricatingOils[J].1999,19(2):181-186.

Tribology,

　在抗氧化安定性测试中,对4组油样进行了对比

试验。4组油样的组成和实验测得的氧化时间如表2所示。

大庆石化炼油厂干气密封国产化改造填补国内空白

　日前,由大庆石化炼油厂与成都一通密封有限公司共同研制开发的干气密封技术,在该厂加氢二车间改造应用获得成功,填补了我国此领域的空白。

据悉,由于干气密封具有使用寿命长、功率消耗小、工艺介质无泄漏等优点,目前已在各炼油企业高速离心压缩机轴封上得到广泛应用。目前干气密封装置几乎被国外FLOWSERVE和JOHN・CRANE公司所垄断。二加氢是炼油厂重要一类生产装置,装置的K23102循环氢压缩机干气密封采用的是FLOWSERVE公司的高压干气密封产品。

由于目前进口备件交货期较长,且价格较高,在2008

年装置全面停工大检修期间,该厂决定对二加氢K23102循环氢压缩机干气密封进行国产化改造,以确保装置的长周期安全运行。为此,该厂与成都一通密封有限公司共同研制开发了干气密封技术,形成了成熟的技术方案。

目前,装置在全面停工大修后,已实现开车一次成功,机组经过12天的运行,密封运行良好。另外,该厂还将对检修规程和操作规程进行全面完善,加强现场维护,并与厂家密切合作,对密封进行标定。此项目研发成功后,彻底解决了我国高压干气密封长期依赖进口的局面。

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net