1、合 成 润 滑 材 料SYNTHETIC LUBRICANTS 2012 年 39 卷第 1 期烷基化芳环化合物早在二次世界大战中就被德国用作润滑油的基础油1，但是直到近年来被才大量使用 。 这主要是烷基化芳环基础油独一无二的性能优势在很多特殊应用中得到肯定 ， 而飞速发展的烷基化技术也极大地提高了烷基化芳环基础油的质量和品质 ，使得烷基化芳环基础油更容易得到 ，烷基化芳环基础油重新涌现出新的生机和活力 。烷基化芳环基础油实际上包括了一类非常广泛的液体 ，不同烷基化芳环基础油的性质差异非常大 ，因此可以通过选择不同的芳环合成具有优异粘温性质的烷基化芳环基础油 。烷基化芳环基础油分为烷基萘 ，
2、烷基苯和含有杂原子的烷基芳环基础油 。 这些基础油的性质和应用各有不同 ，但结构却有相似的地方 。目前 ，具有独特性质并具有商业价值的合成烷基萘基础油已被大量应用2，为此 ，本文总结了烷基萘润滑油的性能 ，以供参考 。1 合成烷基萘的理化性能基础油自身的性质对最终产品的性能影响非常重要 ，尽管添加剂能提高基础油的使用性能 ，但添加剂的用量非常少 ， 而且添加剂在使用过程中也会逐渐消耗 ，当添加剂完全损耗后 ，只有依赖基础油提供最后的润滑 、抗磨 、抗氧化和防水等保护作用 。 烷基萘作为新型的合成基础油具有突出的理化性能 。1.1 氧化安定性早在 20世纪 60年代 ，润滑油界就已经认识到烷基萘
3、基础油具有优良的氧化安定性3。 烷基萘基础油中富电子的萘环可以吸收氧从而中断氧化链的传递 ，阻止烃的继续氧化 ，防止氧化的发生4，5。 表 1列出了烷基萘 、聚 -烯烃 （PAOs）和酯类基础油的抗氧化性能6。DOI：10.3969/j.issn.1672-4364.2012.02.011收稿日期 ：2012-02-14著者简介 ：杨士钊 （1976），男 （汉 ），理学硕士 ，讲师 ，现在徐州空军学院从事油品分析的教学和科研工作 。 已公开发表论文十余篇 。高性能烷基萘基础油杨士钊 ，胡建强 ，郭 力 ，宗 营（徐州空军学院 ，徐州 221000）摘要 ：介绍了合成烷基萘基础油的氧化安定性
4、，热安定性和水解安定性 。 合成烷基萘与聚 -烯烃 （PAOs）调合具有良好的抗氧化协和效应 。关键词 ：合成润滑油 烷基萘 性能中图分类号 ：TE 666 文献标识码 ：E 文章编号 ：1672-4364（2012）02-0024-03表 1 烷基萘 、PAOs和酯类油的抗氧化性能比较项目100 运动粘度 /（2s-1）旋转氧弹试验 （150 ，621 kPa，水 ，铜 ）/min差式扫描热分析 （180 ，3.45 MPa）/min氧化腐蚀试验后总酸值 （以氢氧化钾计 ）/（mgg-1）低粘度烷基萘4.719560+0.092高粘度烷基萘12.418060+0.089PAOs5.8172.
5、5-己二酸酯5.3705.07.1多元醇酯4.3-60+1.3从表 1中的数据中可以看出 ，在温度为 150 ，氧气压力为 621 kPa， 并且在水和铜丝的催化条件下 ，旋转氧弹试验 （RBOT，ASTM D2272法 ）烷基萘的氧化诱导时间为 195 min， 而 PAOs和己二酸酯的氧化诱导时间分别为 17 min和 70 min；在差式扫描热分析 （DSC）氧化试验中 （温度为 180 ，氧气压力为 3.45 MPa），烷基萘的氧化诱导时间大于 60 min，显著长于 PAOs和己二酸酯的 2.5 min和 5 min7；在氧化腐蚀试验后 ，2种烷基萘的总酸值 （以氢氧化钾计 ，下同
6、）为 0.09 mg/g左右 ，己二酸酯的总酸值为7.1 mg/g，多元醇酯的总酸值为 1.3 mg/g。 以上数据充分说明烷基萘与其他基础油相比 ，具有突出的抗氧化性能 。1.2 热安定性采用热安定性试验比较了烷基萘 、PAOs、双酯和多元醇酯等合成基础油的热安定性 。热安定性试验的条件为合成基础油在氮气氛围中被加热到287.78 （550 F），并持续 72 h，热安定性试验结果见表 2（见下页 ）。24合 成 润 滑 材 料SYNTHETIC LUBRICANTS2012 年 39 卷第 1 期表 2 烷基萘 、PAOs、双酯和多元醇酯热安定性比较项目100 运动粘度损失 ，%总酸值 （
7、以氢氧化钾计 ）/（mgg-1）质量损失 ，%低粘度烷基萘0.400.320.51高粘度烷基萘1.100.240.33PAOs9.100.221.16双酯9.2053.9023.10多元醇酯0.108.101.09注 ：热安定性试验条件为基础油在氮气中被加热到 287.78 （550 F），并持续 72 h。从表 2的热安定性试验中可以看出 ， 在相同的条件下 ，当低粘度烷基萘的粘度损失为 0.40%，高粘度烷基萘的粘度损失为 1.10%时 ，而 PAOs和双酯的粘度损失分别为 9.10%和 9.20%，远高于烷基萘 。 烷基萘的粘度稳定性与多元醇酯相当 ，适合作为高性能喷气发动机润滑油基础油
8、 。 热安定性试验后 ，烷基萘的总酸值小于 0.4 mg/g， 而双酯和多元醇酯的总酸值分别为 53.9 mg/g和 8.10 mg/g，总酸值大幅度增加 ，这将导致金属腐蚀 。 同时烷基萘基础油热安定性试验后仅有极少的质量损失 ，远低于 PAOs，双酯和多元醇酯 。 热安定性试验说明 ，烷基萘基础油具有良好的热安定性 。1.3 水解安定性与酯类油不同 ，烷基萘基础油分子中不含有能水解的官能团 ，因此烷基萘基础油比其他基础油更具有水解安定性 ，见表 3。表 3 烷基萘的水解安定性项目100 运动粘度 /（2s-1）水解后总酸值增加值 （以氢氧化钾计 ）/（mgg-1）低粘度烷基萘4.70.02
9、高粘度烷基萘12.40.02PAOs5.80己二酸酯5.30.16多元醇酯4.30.20注 ：水解安定性试验方法 ASTM D 2619法 。表 3水解试验的结果表明 ， 水解后烷基萘的总酸值增加值 （以氢氧化钾计 ，下同 ）仅为 0.02 mg/g，而己二酸酯和多元醇酯的总酸值增加值分别为0.16 mg/g和 0.20 mg/g。 烷基萘的总酸值增加值仅为己二酸酯的 1/8或多元醇酯的 1/10，说明烷基萘具有良好的水解安定性 。1.4 溶解性和分散性烷基萘基础油有富电子的萘核结构 ，具有较强的极性 ， 对极性添加剂具有较高的溶解性和分散性 。 通常基础油的极性可以通过测定苯胺点来确定 。
10、苯胺点高 ，极性弱 ；苯胺点低 ，极性强 。 表 4比较了部分基础油的苯胺点 。项目100 运动粘度 /（2s-1）苯胺点 /低粘度烷基萘4.732高粘度烷基萘12.490PAOs5.5119合成酯5.220烷基苯4.277.8 类基础油4.0100表 4 部分基础油的苯胺点表 4中的测定结果表明 ， 烷基萘具有较低的苯胺点 ，低粘度烷基萘的苯胺点为 32 ，高粘度烷基萘的苯胺点为 90 ， 远低于 PAOs和 类基础油的苯胺点 。较低的苯胺点有利于添加剂的溶解 ，有利于在使用时减少沉淀的生成 。烷基萘基础油的苯胺点高于合成酯 ，说明比合成酯的极性低 。 这是烷基萘基础油的一个优势 ，因为这样
11、可以使添加剂在金属表面发挥功效而不受到基础油本身的干扰8。1.5 粘度指数和倾点烷基萘的粘度指数较低 ，倾点较高 ，粘度指数和倾点均不如 PAOs和双酯 ，见表 5。项目100 运动粘度 /（2s-1）粘度指数倾点 /低粘度烷基萘4.774-39高粘度烷基萘12.4105-36PAOs5.5130-62双酯5.3133-57 类基础油4.090-15表 5 烷基萘的粘度指数和倾点杨士钊 ，等 .高性能烷基萘基础油虽然烷基萘基础油的粘度指数较低 ， 倾点较高 ，但在实际使用时 ，可以通过调合其他基础油或者添加粘度指数改进剂的办法来提高烷基萘的粘度指数 ，降低倾点 。1.6 其他性能烷基萘基础油与
12、非极性的烃类油和极性基础油如聚烷撑二醇 （PAGs）都有良好的溶解性能和稳定性能 ，这种性质使得烷基萘极易与其他基础油调合使用 ，产生显著的增效作用 。图 1 （见下页 ）为烷基萘与 PAOs调合后 （简称调合油 ，下同 ），用旋转氧弹试验 （RBOT）测得的调合油氧化诱导期变化曲线 。从图 1中可以看出 ，纯 PAOs的氧化诱导期仅为25合 成 润 滑 材 料SYNTHETIC LUBRICANTS 2012 年 39 卷第 1 期High-performance Alkylated Naphthalene Base StocksYang Shizhao，Hu Jianqiang，Guo L
13、i，Zong Ying（Xuzhou Air Force College，Xuzhou 221000，China）Abstract： The oxidation stability，thermal stability and hydrolytic stability of synthetic alkylated naphtha-lene base Stock were described. Synthetic alkylated naphthalene blended with poly-alpha-olefins （PAOs）had goodantioxidative synergistic
14、 effect.Key words： synthetic lubricant；alkylated naphthalene；performance28 min， 调合 25%的烷基萘后 ， 氧化诱导期仅为168 min，随着烷基萘质量分数的提高 ，调合油的氧化诱导期也逐渐增大 ， 当烷基萘质量分数为 75%时 ，调合油的氧化诱导期达到最大值 ，为 271 min，再增加烷基萘的质量分数 ，氧化诱导期又逐渐变小 。试验结果表明 ，烷基萘与 PAOs调合后的氧化安定性具有协同效果 ，高于单一组份的氧化安定性 。烷基萘与 PAOs调合后的氧化安定性具有协同效果在改良过的氧化腐蚀试验中也得到证实 。 在
15、93 ，有金属催化剂存在下 ，通入净化空气氧化 40 h（类似 ASTM D 943试验 ）， 纯 PAOs的粘度增加了91%，而加入 25%的烷基萘后 ，调合油的粘度仅增加了 28%，显著提高了 PAOs的氧化安定性 。在 类 ， 类及 类基础油中添加烷基萘时也可以观测到类似的抗氧化协同效应 。 在 180 ，3.45 MPa的条件下进行差式扫描热试验 （DSC），当质量分数为 10%的合成烷基萘分别加入到 类 ，类及 类基础油中时 ， 类 ， 类及 类基础油的氧化诱导期分别增加了 21.4%（从 28 min增加到34 min），15.4%（从 26 min增加到 30 min） 和 14
16、.8%（从 27 min增加到 31 min）；当加入 20%的烷基萘时 ，氧化诱导期分别增加了 436% （从 28 min增加到150 min），481% （从 26 min增加到 151 min）和 78%（从 27 min增加到 48 min）。2 结束语烷基萘基础油具有良好的氧化安定性 ，热安定性和水解安定性 。 烷基萘与其他基础油调合使用时 ，具有显著的抗氧化协同效应 。目前 ，烷基萘基础油已作为高温热传递油 ，真空泵油和金属加工油使用9，10。 随着近年来烷基萘基础油的优异性能的显现和烷基萘基础油的商业化生产 ，烷基萘的应用范围和用量将会越来越大 。参考文献1 Koelbel H
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