润滑油的粘温特性


 定义 润滑油(Lubricating oil)的粘度随着温度的升高而变小,随着温度的降低而变大,这就是润滑油的粘温特性。旋转粘度计也是测定聚合物粘度的一种方法,但是很少用来测定熔体的粘度,它的局限性在于不容易得到剪切力和剪切速率等基本数据。因此,对每一个粘度的报告值**(have to)指明测定(Assessment)时的温度。
 
 检测润滑(lubricating)油的粘度,推荐使用生产的RP-265F型石油产品运动粘度测定仪,采用7英寸真彩触摸屏,显示清晰,操作更简单,操作过程自动化,具有强大的数据存储功能。
 
 意义 粘温特性对润滑油(Lubricating oil)的使用有重要意义,如发动机(Engine)润滑油的粘温性能不好,当温度(temperature)低时,粘度过大,就会造成启动困难,而且启动后润滑油不易流到摩擦面上,造成机械零件的磨损。温度高时,粘度变小,则不易在摩擦面上形成适当厚度的油膜,失去润滑作用,易使摩擦面产生擦伤或胶合。因此要求油品的粘温性能要好,即油品粘度随工作温度的变化越小越好。
评价油品的粘温特性普遍采用粘度指数(VI)来表示,这也是润滑油的一项重要质量(quality)指标。
 
 粘度指数 1935年Dean和Davis提出一种办法,人为地选定了两种原油作为标准原油,一种是当时已知的,被认为粘温性质**优的原油,规定它的粘度指数为100;另一种为粘温性质**坏的原油,规定它的粘度指数为0。将所试验润滑油的粘温性质同标准油做一比较,即在98.9℃(210°F)试验油与标准有都具有相同的粘度,然后比较它们在37.8℃(100°F)下的粘度差异。设好油的粘度为H,坏油的粘度为L,试验润滑油的粘度为U,粘度指数(VI)即按下式计算:
为了计算石油产品和有关材料的粘度指数(index),**际标准化组织(ISO)石油产品技术委员会专门制订了石油产品粘度指数计算法ISO 2909-1975。我**也参照采用ISO 2909-1981制订了**家标准(批准发布:**家标准化主管机构)GB/T 1995-88(1998)《石油产品粘度指数计算法》。这个标准规定(guī dìng)了从石油产品的40℃和100℃运动粘度计算粘度指数的两个方法。
1.方法A  
适用于粘度指数低于100,但不包括100的石油产品。公路仪器构造较为复杂,属于高新技术产品,由多个部件组成的。仪器体积、重量、形状有各种各样,**小的可以直接拿在手中操作,较大体积的仪器一般被称为装置或设备。公路仪器指科学技术上用于实验、计量、观测、检验、绘图等的器具或装置。通常是为某一特定用途所准备的一套装置或机器。仪器通常用于科学研究或技术测量、工业自动化过程控制、生产等用途,一般来说专用于一个目的的设备或装置。
如果石油产品100℃的运动粘度小于或等于70mm2/s,运动粘度L和H值可查表获得。如果在100℃的运动粘度大于70mm2/s,按下式计算L和H值:
 L=0.8353Y2+14.67Y-216
 H=0.1684Y2+11.85Y-97
式中 L—与所求粘度指数(index)的石油产品在100℃时的运动粘度相同,而粘度指数为零的石油产品在40℃时的运动粘度,mm2/s;
     Y—所计算粘度指数(index)的石油产品(Product)在100℃时的运动粘度,mm2/s;
H—与所求粘度指数(index)的石油产品在100℃时的运动粘度相同,而粘度指数为100的石油产品在40℃时的运动粘度,mm2/s。
    按下式计算石油产品(Product)的粘度指数VI:
式中 U--所计算粘度指数的石油产品(Product)在40℃时的运动粘度,mm2/s。
2.方法B
适用于粘度指数为100或更高的油品,由下式计算粘度指数:
VI=(log-1N-1)/0.00715+100
式中                          N=(logH-logU)/logY
    U和Y是所求粘度指数的液体分别在40℃和100℃时的运动粘度。H是与待测液体在100℃时的运动粘度相同,粘度指数为100的标准液体,其在40℃时的运动粘度。若100℃时,运动粘度不大于70mm2/s,可从表查到H;100℃时,运动粘度大于70mm2/s时,H通过(tōng guò)下式计算:
H=0.1684Y2+11.85Y-97
 
化学组成对粘度、粘温性质关系
  各类烃中的粘度:环烷烃>芳香烃>烷烃,并且随环在分子中所占的比例增加而增加。同样的环烃侧链长度增加,侧链数目增加,粘度也增加。环烷烃是组成润滑油的主体烃,所以通常把它看成是润滑油粘度的载体。
  各类烃中以烷烃的粘温性能,其粘度指数(VI)大于180。正构烷烃比异构烷烃的粘温性能好。烷烃支链越多粘温性越差。不论环烃还是芳香烃,其粘温性随环数增加(increase)而变坏,随烷基侧链增长而变好。混合烃比芳香烃或环烷烃的粘度指数还低。多环短侧链混合烃比少环长侧链混合烃粘度指数低。胶质沥青质都是多环化合物,其粘度特大而粘温性能很差。精制润滑油,除去胶质沥青质等非烃类化合物和多环化合物,使油粘度下降(descend),但粘度指数提高。通过破坏加氢(Hydrogen),使环结构(变成链状结构,油的粘度指数也会提高。总之少环长侧链是润滑油的理想组分。
  增粘剂
  当温度升高时,增粘剂的分子便“舒展”开来,减缓了润滑油(Lubricating oil)粘度降低。在温度低时,增粘剂溶解度减小,分子开始“卷缩”成紧密的小团,对粘度的影响(influence)减小,不**于使润滑油在低温时粘度过于变大。
常用的有聚正丁基乙烯醚、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸(Acrylic acid)脂等,添加量为0.2%~2.0%。
  粘度与压力关系
  在高压下,油的分子与分子间引力增大,分子移动(mobile)时内摩擦阻力增加(increase),故粘度变大。温度影响粘度随压力变化的程度,高温(high temperature)时压力对粘度的影响小,低温(Low temperature)时压力对粘度的影响大。温度相同时,压力对高粘度油的影响比低粘度油大。不同分子结构对压力感受性:芳香基>环烷基>石蜡基,用沥青基或石蜡基制成的润滑油,压力对油粘度影响也很大。油分子组成越复杂,压力对粘度的影响也越大。压力升高对植物油粘度的影响不明显,对矿物油不仅影响粘度而且使粘度指数增高,这一特性对低粘度指数的矿物油表现更突出。

润滑油(Lubricating oil)粘度压力变化值(20~100℃)

压力/MPa         7         15        20       40       60         400

粘度增高/%     20~25     35~40     50~60   120~160   250~350    800~4000