不同增黏劑的性能考察

達(dá)永娥++滿國(guó)瑜

摘要：增黏劑在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，受到剪切和熱解的作用，大分子發(fā)生斷裂。斷裂后的聚合物增黏能力明顯變小，油品黏度下降，因此，增黏劑的剪切穩(wěn)定性是衡量油品質(zhì)量高低的關(guān)鍵指標(biāo)之一。目前使用的增黏劑品種很多，稠化能力和剪切性能各有差異，良莠不齊，導(dǎo)致加劑比例、生產(chǎn)成本大有差別。文章通過(guò)對(duì)一些增黏劑進(jìn)行剪切性能和稠化能力的評(píng)價(jià)，選出質(zhì)優(yōu)低成本的增黏劑進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)工藝，以此降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：增黏劑；剪切性能；稠化能力

中圖分類(lèi)號(hào)：TE624.82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Study on Properties of Different Tackifiers

DA Yong-e， MAN Guo-yu

（PetroChina East China Lubricant Blending Plant， Taicang 215433， China）

Abstract：In the engine running process， the tackifier is subjected to shearing and thermal decomposition， then macromolecules fracture. So the thickening capacity becomes significantly smaller， and the oil viscosity decreases. Consequently，the shear stability of tackifier is one of the key indicators to measure the quality of lubricants. Now， there are more than ten kinds of tackifiers， and their thickening capacity and shear properties are different. Therefore， the additive proportion and the production cost are different greatly. In this paper， according to the evaluation on the thickening capacity and the shear properties of tackifiers， the tackifiers with high quality and low cost are select to optimize the production process and reduce the production cost.

Key words：tackifier； shear stability； thickening capacity

0引言

增黏劑是一種油溶性高分子聚合物，在室溫下一般呈溶膠形態(tài)，其相對(duì)分子質(zhì)量從幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)，而潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的平均分子質(zhì)量較小。當(dāng)這種高分子聚合物溶解在基礎(chǔ)油中后，會(huì)形成線團(tuán)結(jié)構(gòu)，且其線團(tuán)體積與基礎(chǔ)油相比要大得很多，因而使油品的黏度遠(yuǎn)大于基礎(chǔ)油的黏度，這就是增稠的原因。在低溫下，高分子聚合物以線團(tuán)狀存在，高分子卷曲，對(duì)基礎(chǔ)油的內(nèi)摩擦相對(duì)減少，對(duì)油品黏度影響不大；隨著溫度升高，其線團(tuán)伸張，有效容積增大，流體力學(xué)體積和表面積增大，使基礎(chǔ)油內(nèi)摩擦顯著增加，對(duì)油品流動(dòng)阻礙作用增大，從而彌補(bǔ)了基礎(chǔ)油由于溫度上升而下降的黏度，導(dǎo)致油品黏度基本保持不變。增黏劑就是基于不同溫度下具有的不同形態(tài)，并對(duì)黏度產(chǎn)生不同的影響，以增加油品黏度和改進(jìn)黏溫性能的。

同時(shí)，作為增黏劑使用的高聚合物在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，受到剪切和熱解的作用，大分子發(fā)生斷裂。斷裂后的聚合物增黏能力明顯變小，油品黏度下降，因此，增黏劑的剪切穩(wěn)定性是衡量油品質(zhì)量高低的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

本文通過(guò)對(duì)八種進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)增黏劑進(jìn)行剪切性能評(píng)價(jià)，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝提供指導(dǎo)依據(jù)。

1試驗(yàn)原理

1.1稠化能力

指將一定比例的增黏劑加入同一種HVI150基礎(chǔ)油中后，測(cè)定該調(diào)合油的100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度的增長(zhǎng)。各種增黏劑可能含有的高分子聚合物與稀釋油比例不同，但在本方法中，系指某增黏劑（含稀釋油）加入1%所引起的HVI150基礎(chǔ)油的黏度增長(zhǎng)能力。

1.2含聚合物油剪切安定性的測(cè)定（柴油噴嘴法）

剪切安定性是增黏劑的一個(gè)重要的使用性能，它直接影響油品黏度的穩(wěn)定性，是指在一定的剪切速率下通過(guò)柴油噴嘴剪切時(shí)會(huì)引起聚合物分子的降解，降解會(huì)導(dǎo)致試樣的運(yùn)動(dòng)黏度降低，用黏度損失百分?jǐn)?shù)表示含聚合物油的剪切安定性。

2試驗(yàn)過(guò)程

2.1不同增黏劑稠化能力考察

選取潤(rùn)滑油廠目前使用的八種增黏劑，分別用燒杯稱(chēng)取1 g增黏劑，再向燒杯中加入99%的HVI150基礎(chǔ)油，然后在規(guī)定的溫度下充分?jǐn)嚢枞芙庵辆鶆?。然后測(cè)定HVI150基礎(chǔ)油在加入增黏劑前后的100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度，并通過(guò)公式ν=ν1-ν0M計(jì)算，

式中，M：調(diào)配油中增黏劑的百分含量；

ν0：HVI150基礎(chǔ)油100 ℃黏度， mm2/s；

ν1：加入增黏劑后試樣的100 ℃黏度，mm2/s。

計(jì)算得到稠化后運(yùn)動(dòng)黏度的增長(zhǎng)值和加入相當(dāng)1%增黏劑的稠化能力，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，這八種增黏劑的稠化能力，SV -1相對(duì)其他增黏劑稠化能力最好，HIVI- 1相對(duì)較好，LZL-1稠化能力相對(duì)最差，P-1、P-2、H-1、LZL-2、LZL-3處于中間水平，稠化能力基本一致。

2.2不同增黏劑剪切穩(wěn)定指數(shù)考察

分別用燒杯稱(chēng)取1 g增黏劑，再向燒杯中加入99%的HVI150基礎(chǔ)油，然后在規(guī)定的溫度下充分?jǐn)嚢栌推啡芙庵辆鶆?。按SH/T 0103-2007試驗(yàn)方法要求對(duì)試樣進(jìn)行剪切性能試驗(yàn)，按公式SSI=（ν1-ν2ν1-ν0）進(jìn)行計(jì)算，

式中，ν0：HVI150基礎(chǔ)油100 ℃黏度， mm2/s；

ν1：油品剪切前的100 ℃黏度，mm2/s；

ν2：油品剪切后的100 ℃黏度，mm2/s。

計(jì)算得到剪切穩(wěn)定指數(shù)SSI，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，八種增黏劑的剪切穩(wěn)定指數(shù)，SV-1最好，LZL-1 和HIVI-1次之，H-1和LZL-3的SSI相對(duì)較差。

2.3不同增黏劑對(duì)油品黏度的影響考察

將基礎(chǔ)油HVI400和HVIH150BS，按照HVI 400∶HVIH150BS=10.2∶89.8的比例進(jìn)行小調(diào)，向其中加入7%的相同比例的增黏劑，考察不同的增黏劑對(duì)油品黏度的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表3。

由表3可以看出，在同一種基礎(chǔ)油中分別加入相同比例的這些增黏劑后，SV-1和HIVI-1對(duì)油品黏度的增稠效果相對(duì)最好，增稠能力最大， LZL-1的增稠能力最差，P-1、P -2、H-1、LZL-2增稠能力居中，增稠效果基本一樣。

2.4不同剪切次數(shù)對(duì)油品黏度的影響考察

將基礎(chǔ)油HVI400和HVIH150BS，按照HVI400∶HVIH150BS=10.2∶89.8的比例進(jìn)行小調(diào)，向其中加入7%的增黏劑后，按SH/T 0103-2007試驗(yàn)方法要求對(duì)基礎(chǔ)油和小調(diào)試樣進(jìn)行不同剪切脈沖次數(shù)的剪切試驗(yàn)，考察30 min、90 min、120 min和150 min剪切脈沖次數(shù)下不同增黏劑調(diào)合油品的黏度下降情況，以考察不同增黏劑的抗剪切性能，試驗(yàn)結(jié)果如表4。

從表4可以看出：

一是未加增黏劑的基礎(chǔ)油無(wú)論剪切多長(zhǎng)時(shí)間，其黏度基本不變，說(shuō)明成品油在使用過(guò)程中因?yàn)榧羟卸ざ认陆凳窃鲳┮鸬?，所以增黏劑的質(zhì)量好壞直接影響著油品的質(zhì)量特性。

二是在相同的基礎(chǔ)油中分別加入相同比例上面不同的增黏劑后，隨著剪切時(shí)間的增長(zhǎng)和剪切次數(shù)的增加，油品黏度下降率均增大。

三是從上面數(shù)據(jù)來(lái)看，用SV-1調(diào)合的油品，在相同的剪切時(shí)間和剪切次數(shù)下油品的黏度下降率相對(duì)最小，隨著剪切時(shí)間和次數(shù)的增加，黏度下降率較小，抗剪切性能最好；LZL-1調(diào)合的油品的抗剪切性能相對(duì)SV-1次之，也是比較好的；用H-1調(diào)合的油品，在相同的剪切時(shí)間和剪切次數(shù)下油品的黏度下降率相對(duì)最大，隨著剪切時(shí)間和次數(shù)的增加，油品黏度下降率較大，抗剪切性能最差；其他HIVI-1、P-1、P-2、LZL-2增黏劑的抗剪切性能居中。

2.5不同增黏劑的低溫性能考察

增黏劑不僅改善油品的黏溫性能，也對(duì)油品的低溫性能有影響，尤其一些好的增黏劑能夠改善油品的低溫性能。將基礎(chǔ)油HVI400和HVIH150BS，按照HVI400∶HVIH150BS=10.2∶89.8的比例進(jìn)行小調(diào)，向其中加入7%的增黏劑后，考察增黏劑對(duì)油品低溫性能的影響，主要通過(guò)考察-10 ℃和-15 ℃的表觀黏度和傾點(diǎn)的變化，試驗(yàn)結(jié)果如表5。

從表5可以看出，加入增黏劑后，油品的傾點(diǎn)變化不大，在方法要求的重復(fù)性3 ℃范圍之內(nèi)基本一樣，說(shuō)明增黏劑對(duì)油品的傾點(diǎn)影響很小。但油品的低溫表觀黏度均發(fā)生了變化。

向油品中加入LZL-1、SV-1、P-2、P-1、H-1增黏劑后，油品的-10 ℃和-15 ℃的表觀黏度均明顯降低；加入LZL-2和 HIVI-1增黏劑后，油品的-10 ℃和-15 ℃的表觀黏度均有所上升。但是加入相同比例的不同品種增黏劑后，油品的黏度差別很大，相對(duì)黏度變化比較，用SV-1和HIVI-1兩個(gè)增黏劑調(diào)合油品的低溫表觀黏度是最好的。

2.6不同增黏劑的綜合性能比較

通過(guò)以上試驗(yàn)，對(duì)這八種增黏劑的性能進(jìn)行綜合比對(duì)分析，結(jié)果如表6。

3結(jié)論

（1）增黏劑SV-1的稠化能力和剪切穩(wěn)定指數(shù)SSI相對(duì)最好。用SV-1增黏劑調(diào)合的油品，黏度的稠化效果相對(duì)是最好的，同時(shí)-10 ℃和-15 ℃的表觀黏度也降低了，油品經(jīng)柴油噴嘴剪切試驗(yàn)后，黏度下降率相對(duì)較小，隨著剪切時(shí)間和次數(shù)的增加，黏度損失相對(duì)較小。

（2）LZL-1增黏劑相對(duì)其他增黏劑，稠化能力較差，但剪切穩(wěn)定指數(shù)SSI相對(duì)較好；用LZL-1增黏劑調(diào)合的油品，黏度的稠化效果相對(duì)最差，但-10 ℃和-15 ℃的表觀黏度降低了，油品經(jīng)柴油噴嘴剪切試驗(yàn)后，黏度下降率相對(duì)SV-1增大了一倍，相應(yīng)的黏度損失百分?jǐn)?shù)也增大了一倍。

（3）HIVI-1增黏劑相對(duì)其他增黏劑，稠化能力很好，剪切穩(wěn)定指數(shù)SSI比較好；用HIVI-1增黏劑調(diào)合的油品，黏度的增稠效果相對(duì)較好， 因?yàn)轲ざ仍龃蟮亩?，增稠?10 ℃和-15 ℃的表觀黏度隨之增大了，用增稠后的相同黏度比較，其表觀黏度也是比較好的。經(jīng)柴油噴嘴剪切試驗(yàn)后，黏度下降率相對(duì)SV-1稍差，相對(duì)其他增黏劑還是比較好的。

（4）綜上來(lái)看SV-1和HIV-1的稠化能力最好，對(duì)油品的低溫性能影響最好。

（5）SV-1增黏劑的抗剪切性能最好，國(guó)產(chǎn)增黏劑中HIVI-1的抗剪切性能也是比較好的，它們的剪切穩(wěn)定指數(shù)相比其他增黏劑要好。

（6）單從增黏劑的角度來(lái)看，使用SV-1和HIVI-1增黏劑是最好的，稠化能力好，剪切穩(wěn)定性好，抗剪切能力強(qiáng)，成本低。