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和油皮一起学润滑:合成油和矿物油,如何正确选择?

 咯老 2020-09-15

作者:油皮

审核/发布:lubesgo

油皮,顾名思义就是'润滑油只学到一点皮毛'的意思。学无止尽,哪怕每天只是一点一滴也能让自己不断进步。本专栏文章不定期向本公众号的关注用户推送

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追溯到1850年代,矿物油是被看作是渗入水井以及其它饮用水水源的令人厌恶的污染物。那个年代矿物油的主要用途是用作杀虫剂或者家庭制作的药物。其规模化的商业应用源自美国费城富兰克林学院的James Curtis Booth对这种来自岩石的油所做的简单化学分析;他发现矿物油可以蒸馏出轻质油成分和类似于鲸鱼脂肪油的成分。

一下子,所有切切实实淌在这个国家地底下的油都可以投入到实际应用中了。 “碳油” 和鲸鱼油之争开启了润滑油市场上的首次主导权之战,最终矿物油因为丰富的储量和相比到广阔的海洋中去捕鲸更为容易的生产方式而占据上风。

[油皮备注:那个年代应该还没有动物保护组织为此发声。]

在最近的几十年中,类似的争执转移到了矿物油和合成油之间。 矿物油的常规处理程序还是保持着同样的方式,但是技术的进步可以实现更好的天然成分分离和产品品质。

然而一种更高等级的润滑油可以通过催化合成气态烃而获得。

简言之,矿物油通常更便宜但品质不如合成油。这样一个简单的差异性总结,对于任何一个设备的润滑油选择问题,我们都还有种种因素需要考虑。

油的分类

美国石油学会(American Petroleum Institute,缩写为API)确定了润滑油基础油的简单分类方式。I类、II类和III类基础油通常来自于原油。I类基础油属于溶剂精炼方式提取且使用的是传统的溶剂精炼技术。II类基础油经过了加氢处理且具有了类似于III类基础油的特性,但粘度指数要低于III类基础油。

从商业的角度讲,高度精炼的III类基础油就其制成工艺中的分子重构而言最为类似于合成油。IV类基础油属于聚α烯烃类型的全合成基础油。大部分的全合成基础油都归属于IV类基础油,这实际上也是行业中最为广泛使用的合成基础油类别。V类基础油则包罗了前四类没有包含的基础油类别。

V类基础油中会有一些矿物油类别(特别是环烷类)但却比其它任何类别更具有合成油的特性。V类基础油中会包含许多具有超赞特性可用于特殊用途的基础油,比如防火抗燃、环境友好、抗辐射等等。常见类型包括合成烃类、酯类、硅油、植物油及再生基础油等等。

确定好要用的基础油类型是非常重要的,因为基础油会决定最终所制成润滑油产品70-99%的性能。一款润滑油产品的性能会主要来自于其基础油,添加剂能够帮助稳定或者提高其某些特性。

化学构成

原油是由各种各样的碳氢链构成的。不同的生产工艺流程会产生不同体量的各种分子链组分,这对于矿物油而言这些都是自然发生的物理过程。而合成制造过程则仅允许产生那些所需要的分子链组分。由于不同的分子链组分会具有不同的性能特性,因此选用具有最接近需要特性分子链组分的基础油就非常的关键。

如果某个机器设备要求所用的润滑油具有出色的粘度指数和抗氧化特性,那么合成制造过程则可以被用于制备近乎纯净的异构烷烃组分,或通过尽可能地去除或异构化许多非石蜡或非异构烷烃分子链组分来精炼原油。另外,通过合成制造工艺,可以进一步提高基础油异构烷烃分子链组分的含有比例。

两种类型基础油各自的局限性

使用合成基础油会有一些内在的性能优势,首当其冲的是对于常规的应用而言可以延长润滑油的使用寿命和具有更宽的使用温度范围。更宽的使用温度范围同时也带来低温启动和高温下的稳定特性,包括防火抗燃。合成润滑油的主要局限性在于没有得到恰当的维护管理情况下会易于降解。例如,在一个充满灰尘及金属细屑的环境中,合成润滑油将受尽磨难。合成基础油的分子构成非常的纯净,以至于没有可以用来抓住这些污染物的游离基分子。

同样的,使用矿物油基础油的润滑剂也有其局限性。不纯净的分子链结构会导致石蜡、油泥等非异构烷烃的产物按照我们不期望的方式聚集。与此类似,它们在更容易产生氧化的高温下易于失效,并进一步产生油泥和酸性物质。此外,在高温情况下粘度会剧降,使得边界油膜层变薄。

何时该使用矿物油或者合成油

谈到最后,对于使用矿物油还是合成油并没有一个放之四海而皆准的解决方案。是的,矿物油更便宜而典型的合成油通常具有更好的综合性能。面对选择时需要询问自己的是基于具体应用的一些问题:

  • 在这个应用中使用润滑剂的目的是什么?

  • 润滑剂的应用条件是什么情况?

  • 所润滑的设备是如何被保养的?有过什么样的被污染经历?

  • 对于所用的润滑剂有些什么样的存放及处置方式?

当从系统及使用基础的角度来考虑应该选择哪种润滑剂时,你会很快发现这已经不是矿物油或者合成油的选择问题,而是对于润滑工艺更具实际应用和综观全局的审视,这会使得你及你的设备、你的润滑油脂更胜一筹。

[学习要点回顾:

1. 曾经被大量捕杀的鲸鱼为推动早期的工业文明发展做出了巨大的牺牲。

2、API关于五类基础油的分类方式。

3、合成油制造过程通过催化、加氢等方式提纯和改变了基础油的分子链结构。

4、矿物油和合成油各有优势和局限性;选择油品需要综合考虑润滑目的、应用条件、维护保养条件。]

今天,你学到了吗?

全文完

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