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API-III類基礎油&PAO基礎油性能對比

2019-10-16    中國潤滑油信息網  

  潤滑油質量的好壞不僅僅取決于添加劑配方是否合適,還要看基礎油質量的好壞。對于性能要求比較高的潤滑油,沒有基礎油的質量保證僅僅靠添加劑是達不到規定要求的,添加劑只能起一部分作用,由于潤滑油中絕大部分為基礎油,因此基礎油的性能對成品潤滑油的性能至關重要。

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  現代煉油技術的發展推動著潤滑油的進步,20世紀50年代,煉油技術以溶劑精制為主,生產出來的基礎油屬于API-I類。雖然這種方式煉出來的基礎油在今天已經處于落后的境地,但是在當時屬于技術上的進步。

  20世紀7、80年代,加氫技術開始發展,預示著現代煉油技術的巨大進步。加氫處理,尤其是是加氫裂化,制造API-II類油,性質上比API-I類油更穩定,低溫性能更好。

  1993年以后,加氫異構化煉油技術取得了長足發展,使用當代加氫異構化技術生產的API-III類油,性能介于API-II類油及PAO之間(目前最常見的合成油之一),但是價格比PAO低的多,而且可以大批量生產。

  API-III類油和PAO (API-IV類油)性能對比  

  API-IV類油中的PAO,屬于合成油,長期以來,PAO有著礦物油難以企及的優點,比如黏度指數高、傾點低、氧化安定性好等特點。

  1、黏度指數高:意味著溫度變化時,油的黏度穩定、變化小。

  2、傾點低:低溫下流動性好,可以在更低溫度下使用、提供更好的冷啟動保護。

  3、氧化安定性好:更耐高溫、使用時間更長。

  而當代加氫處理技術的到來,使煉油技術的巨大突破,使用加氫異構技術生產的III類油,性能接近PAO,某些方面還超過PAO,比如添加劑溶解得更好。

  黏度指數、傾點、閃點、氧化安定性則接近PAO,與III類油相比PAO主要具有以下優勢:

  1、傾點

  2、冷啟動性能

  3、揮發度

  4、氧化安定性

  下面我們對這幾項性能分別進行對比。

  1.傾點

  傾點是潤滑油的一項重要低溫指標。III類油和PAO比起來,傾點上確實有差距,但是使用降凝劑可以顯著減少這種差距。降凝劑可以大大降低傾點,例如,使用API-II類油調配的汽輪機油,在純基礎油的狀態下,API-II類油的傾點是-12°C,使用降凝劑可以把傾點降到-36°C。而使用降凝劑,III類油傾點可以降到-40°C甚至更低。當然,降凝劑的使用也并不是無限制的,降凝劑的引入會對某些性能產生影響,比如破乳化。另一個方面,雖說通過加入降凝劑可以使傾點降低,但低溫的黏度會有很大的差別。總體來說,PAO的傾點更低,更勝任在嚴寒條件下使用。

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  2.冷啟動性能

  冷啟動性能主要考察潤滑油在機器低溫啟動的條件下,表現出來的黏度特性,使用冷啟動模擬器CCS,試驗方法ASTM D5293。實驗中,兩組對照油分別是:黏度均為4 cSt的 PAO、API-III類油。選擇這兩組油作為對比,是因為它們的黏度指數比較接近。相同的黏度指數意味著在溫度變化時,這兩組油的黏度應該同樣穩定。本實驗設定兩個測試溫度:-25℃和-30℃,實驗對比結果如下:從實驗結果來看,II類油低溫下的粘度性能明顯不如III類油和PAO穩定,PAO和III類油較接近,但PAO的低溫黏度性能更穩定一些。

  3.揮發率

  使用Noack法測試揮發率,試驗方法ASTM D5800,實驗結果現實,III類油的揮發度和PAO接近,PAO比III類油揮發率略低,III類油則甩開II類油一大截。

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  4.氧化安定性

  氧化安定性和高溫穩定性是合成油最為顯著的優勢之一。有良好的氧化安定性和高溫穩定性,潤滑油可以使用更長時間。不飽和烴和芳香烴含量高,油的穩定性就差,III類油經過深度精制,脫掉了大量的雜質,芳烴含量不到1%,因此高溫氧化安定性得到了提高。PAO的穩定性則主要受石蠟的殘留量影響。

  下面是四種不同類型基礎油調配的液壓油(同種添加劑類型),黏度為ISO 32,通用氧化測試,試驗方法ASTM D4871,測試溫度170℃。對比四種液壓油的氧化安定性:

  圖中的實驗結果來自于通用氧化實驗(ASTM D4871),對比了油的酸值(酸值能體現潤滑油的氧化程度)達到2.0時,潤滑油的使用小時數。時間越短、說明油變質越快。

  綜合對比來看,PAO的綜合性能要比Ⅲ類油的整體性能更好,尤其低溫性能和高溫使用性能。在某些性能要求比較苛刻的油品中,合成油的優勢更加明顯,適應能力更強。比如發動機油0W30,、5W30,車輛齒輪油75W90級別,以及長期使用溫度較高的油品。

  但凡事無絕對,有利必有一弊,由于原材料成本高,致使PAO的成本要普遍高于Ⅲ類油的成本。從而造成PAO 的使用受到了限制。而PAO也會有好壞之別、黏度之別、構造之別、性能之別、組份之別等等。

  隨著催化加氫技術的進步,未來的精煉方式會提煉出更好的基礎油,雜質更少、揮發率更低、使用時間更長的加氫基礎油。同時其它技術也在發展,例如嘗試新型的PAO制取方式,使得傳統PAO的性能得到改善,而制取PAO的原料價格依然居高不下,也是我們不得不面對的問題。

  不論是合成油的進步發展,還是III類油質量的提升,使高性能潤滑油的普及成為了可能。對于潤滑油的制造商、使用者而言,都是我們喜聞樂見的。

來源:中國潤滑油信息網

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