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什么是酯类基础油?

2025-01-19



历史:1937年,德国的HennanZom博士开展了人工合成酯基化合物作为润滑剂的研究。1937-1944 年,他试验和合成了3500种酯,评价了它们的性能,并弄清了天然油脂的氧化安定性较差是由于酯分子中甘油分子的第二羟基所致。1938年,伯醇,特别是三羟甲基乙烷,酯化得到的酯基液体,兼有良好的润滑性能和高的热安定性。同时,还发现二元脂肪酸与长链一元醇反应得到的双酯,具有作为润滑剂使用的良好性能。

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酯类油除了有机酸酯以外,还有磷酸酯、硼酸酯、硅酸酯等。酯一般分为单酯、双酯、多元醇酯及芳香酯。

  • 单酯是指一元醇和一元脂肪酸的酯,即由天然油脂衍生的直链脂肪酸和直链脂肪醇或支链脂肪醇得到的酯。单酯具有价格便宜、度低、粘度指数高、生物降解性高等优点,但低温流动性差,所以单独作为基础油使用并不多见,大多用作金属加工油的润滑性能改进剂。但支链脂肪酸单酯的低温流动性有很大改进。

  • 双酯是指一元醇和二元脂肪酸的酯。一般是己二酸或癸二酸和支链伯醇酯。这种与支链脂肪族醇得到的双酯具有粘度低、粘度指数高(VI 130~150)、价格便宜等优点。一般运动粘度为2.3mm/s-5.4mm/s,倾点均在 -60℃ 以下。热氧化安定性与聚α烯烃(PAO)相同

  • 多元醇酯是新戊基多元醇酯的简称,是由具有新戊基的多元醇,如三羟甲基丙烷,季戊四醇等,和一元脂肪酸酯化而成。新戊基多元醇的B位碳没有氢,所以酯的热氧化安定性好。多元醇酯由于酯基多,所以极性强,蒸发损失低,润滑性好。多元醇酯有优异的热氧化安定性和低蒸发性,可比双酯在高50-100℃的工作温度下使用。目前多元醇酯主要作为喷气发动机润滑油使用。


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1、润滑效果好(PB值在72KG以上)
2、粘度指数高
3、与金属表面的亲和力强
4、溶解力强,可作为II、III类基础油的增溶剂
5、倾点低(部分产品倾点可达到-70℃以下)
6、生物降解性好,绿色环保(生物降解率可达90%)
7、积碳少,无灰分
8、使用寿命长

在一般情况下,油会在两接触面间形成一层连续的油膜。这层油膜起着液态润滑的作用—防止金属与金属间直接接触,从而减少摩擦。润滑油能否提供液态润滑,取决于能否在两个金属表面上形成不断裂的油膜。当这层油膜在重负的情况下断裂,便会造成阻力和摩擦。能在其他基础油失效的条件下仍能保持优越的润滑作用,这便是酯类油在临界润滑情况下的优胜之处。

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酯类分子中所含氧元素使它具有正电极;含氢元素使它具有负电极。由于电极作用,可以使酯类分子吸附在金属表面,形成一层称为黏附分子油膜的油层。正是这层黏附分子油膜使酯类油从其它因黏性而形成油膜的油中脱颖而出。当引擎启动的时候,润滑油性能的好坏就更容易辨别了。那些依靠黏度而形成油膜的润滑油,在引擎停止工作的时候会从金属表面流走。当引擎再次启动时,两金属表面的油膜已经消失,引致干启动的出现。

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相反,那些不是依靠粘度来实现液态润滑的黏附分子油膜即使是在引擎停止工作后,它也能够存在于在两金属表面之间。也就是说以酯类作为基础油的润滑油,即使引擎停下来,也可以对引擎有着不间断的保护。在城市中驾车,经常会走走停停。此时,车的引擎承受的负荷比赛车时还大。要保护好它,挑选合适的机油是十分关键的。润滑油是由基础油和添加剂组成的,其中基础油占了90% 以上的比例。


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  • 合成酯类油与II、III类基础油的性能对比


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  • 合成酯类油与II、III类基础油及PAO基础油抗摩擦性能对比


图片注:

1、曾田式摆动摩擦试验机

2、曾田式四球试验机

3、高速四球试验机


合成酯类油具有良好的环保性能。酯键为微生物攻击酯分子提供了活化点,因而酯是可生物降解的。

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羟值:羟值越小,产品转化率越高,抗氧化性越好,相应的粘度也会小,分子极性小,润滑性能下降
酸值:酸值越低,抗水解能力越强,低温越稳定
水分:水分越小,低温结晶风险越低,水解概率越小
闪点:同一结构的合成酯,闪点越高,杂质含量越低

其他指标:由合成酯的分子结构决定
1、酯类具有天然润滑性质,配合“钼”元素将会得到更佳的抗磨效果;
2、附着性好,冷启动保护是脂类的一大优势;
3、密封性强,对提升缸压,减少机油损耗也有所帮助。

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