近三十來,國外公司在發(fā)動機(jī)油添加劑方面鮮有原創(chuàng)性的新化合物品種,但原有單劑的工藝改進(jìn)、結(jié)構(gòu)改型、輔助抗氧劑、抗磨減摩劑等小品種的開發(fā)從來就沒有停止。對于各類添加劑研發(fā)技術(shù)的開發(fā)前景分析如下。
1、金屬清凈劑
清凈劑除了本征清凈作用,還對其分散性﹑抗氧化性﹑抗腐蝕性﹑極壓抗磨性等提出了更高的要求,外觀色澤上則要求透明度好﹑流動性好。主要集中在以下幾個方面:
多功能清凈劑:通過不同功能基團(tuán)的引入或不同金屬鹽的復(fù)配以提高產(chǎn)品的極壓抗磨等綜合性能,如不同金屬鹽(鎂、鈉、銅等)、硫化、硼化產(chǎn)品。
節(jié)能型清凈劑:一方面開發(fā)高堿值產(chǎn)品,以降低添加劑生產(chǎn)成本及其在油品中的加入量;另一方面,賦予其一定的減摩作用,以減小摩擦、降低發(fā)動機(jī)能耗。
抗氧型清凈劑:油品的衰敗主要由氧化變質(zhì)引起,通過抗氧型基團(tuán)的引入不但可減小抗氧劑的用量,而且可改善產(chǎn)品綜合使用性能。
環(huán)保型金屬清凈劑:其一是要求低灰份、無毒性,能滿足油品低硫、低磷等性能要求,該類清凈劑的生產(chǎn)及使用不會污染環(huán)境;其二是可以生物降解,主要包括不含硫、磷等元素的有機(jī)金屬羧酸鹽。
2、無灰分散劑
為了滿足潤滑油配方的需求,無灰分散劑要提供更強(qiáng)的煙炱分散能力和更好摩擦特性。其發(fā)展主要集中在以下兩個方面。
高分子化:高分子無灰分散劑自身熱穩(wěn)定性、分散性能較好,在高溫條件下可表現(xiàn)出良好的清凈性能和抗氧化性能。
多功能化:主要是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上通過引入功能基團(tuán)或改進(jìn)產(chǎn)物部分片斷的結(jié)構(gòu)來達(dá)到增加產(chǎn)品功能、改善產(chǎn)品性能的作用。目前較為常見的有:通過引入小分子酚/胺改善產(chǎn)品的抗氧化性能,引入硼改善產(chǎn)品的抗摩擦性能等。
3、抗氧抗腐劑
油品的氧化是造成其質(zhì)量變壞和消耗增大的重要原因之一。這是因為氧化過程可以生成過氧化物、醇、醛、酸、酯、羥基酸等產(chǎn)物,進(jìn)一步縮合生成不溶于油的大分子化合物,附著在活塞環(huán)上成為漆膜,以至促成積碳的生成,從而引起油品的粘度增長。生成的各種有機(jī)酸類產(chǎn)物還會造成金屬(活塞環(huán)、鋼套、軸承等)的腐蝕,從而使磨損增大。有些氧化產(chǎn)物與其它雜質(zhì)形成油泥,造成油路的堵塞。因此在油品調(diào)和過程中,需要加入一定量的抗氧化添加劑,用來減緩油品的氧化,延長換油期。用做抗氧抗腐劑的化合物主要是一些含硫、氮、磷和金屬的有機(jī)化合物以及多種烷基酚。傳統(tǒng)的烷基酚類和胺類抗氧劑在高溫條件下易失去活性,其使用范圍受到限制,而僅僅使用ZDDP系列抗氧抗腐劑已經(jīng)無法滿足高檔潤滑油的抗氧化性能要求,因此各種抗高溫的屏蔽酚型、胺型、有機(jī)銅鹽、堿金屬鹽類等新型無灰抗氧化添加劑的研制工作得到了較快的發(fā)展。
簡而言之,未來抗氧劑的發(fā)展就是開發(fā)新型無磷抗磨劑和抗氧化添加劑來補(bǔ)償發(fā)動機(jī)油中ZDDP減少的損失。這些ZDDP的替代化學(xué)品與當(dāng)今在發(fā)動機(jī)油中使用的ZDDP在技術(shù)上有很大區(qū)別。因此,目前抗氧劑的主要發(fā)展方向是尋找一種能夠部分替代ZDDP的具有抗氧抗腐、抗磨的高效多功能潤滑油添加劑。
4、極壓抗磨劑
極壓抗磨劑主要應(yīng)用在齒輪油和抗磨液壓油中,使用較多的是油溶性液體抗磨劑。目前應(yīng)用和研究的極壓抗磨劑可分為含硫、磷和氯極壓抗磨劑,有機(jī)金屬鹽類、硼酸鹽類和稀土類極壓抗磨劑,另外雜環(huán)類和納米粒子也可用于極壓抗磨劑。開發(fā)性能優(yōu)良的極壓抗磨劑勢在必行,新產(chǎn)品的研發(fā)方向為:
稀土添加劑:優(yōu)良抗磨減摩性能的稀土化合物有兩個主要特點(diǎn):一是其摩擦表面膜硬度高、耐磨性強(qiáng)得益于摩擦表面形成的稀土摩擦擴(kuò)散層;二是摩擦表面的多相表面潤滑保護(hù)膜含有稀土元素,對提高減摩性能具有積極的影響。
納米粒子添加劑:納米材料是由納米粒子組成的,納米粒子一般是指尺寸在1-100nm間的粒子,是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域,具有表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、宏觀量子隧道四種基本特征。這種納米潤滑劑添加到油品中,可以減少摩擦,降低能耗,延長汽車引擎或機(jī)械壽命。
含氮雜環(huán)化合物及其衍生物研究:根據(jù)雜環(huán)母核的結(jié)構(gòu),含氮雜環(huán)衍生物多功能潤滑油添加劑可歸納為:噻二唑衍生物、噻唑衍生物、苯并三氮唑衍生物和惡唑啉和噻唑啉等幾大類,每種添加劑都具有一種以上添加劑的協(xié)同作用性能。
復(fù)合型型添加劑:產(chǎn)品應(yīng)用過程中人們在對現(xiàn)有添加劑的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整以使產(chǎn)品系列化、單劑更具特色之外,同時還通過不同產(chǎn)品之間的復(fù)配以使產(chǎn)品多功能化。一方面摩擦改進(jìn)劑與其他功能添加劑復(fù)配可增強(qiáng)其抗磨減摩性能,另一方面,不同摩擦改進(jìn)劑之間進(jìn)行復(fù)配而形成的復(fù)合型摩擦改進(jìn)劑,具有更為優(yōu)良的抗磨減摩性能。
新興材料摩擦改進(jìn)劑:例如石墨烯、氮化硼、離子液體等。
5、粘度指數(shù)改進(jìn)劑
近年來,分散型粘度指數(shù)改進(jìn)劑發(fā)展很快,除分散型聚甲基丙烯酸酯(PMA),OCP和丁苯共聚物外,以改進(jìn)分散型乙丙共聚物的貯存穩(wěn)定性、低溫性能、剪切穩(wěn)定性、分散性研究工作仍在進(jìn)行。其發(fā)展主要集中在以下兩個方面。
含氮類粘指劑:用于汽油機(jī)油的高氮OCP粘指劑和用于柴油機(jī)油的低氮OCP粘指劑是開發(fā)及應(yīng)用的方向之一。
新型多效粘指劑:如DAOCP(分散抗氧型乙丙共聚物粘度指數(shù)改進(jìn)劑)不但是有優(yōu)良的粘溫性能,又有分散、抗氧性能,用其配制的多級內(nèi)燃機(jī)油,可以減少無灰分散劑和抗氧劑的用量,從而改善油品低溫性能,因而亦是研究的熱點(diǎn)之一。
綜上所述,順應(yīng)世界潮流,節(jié)能、低排放、無污染、長壽命將成為我國潤滑油發(fā)展的方向,因此傳統(tǒng)的潤滑油添加劑越來越不能滿足油品日益嚴(yán)格的規(guī)格要求,開發(fā)節(jié)能、環(huán)保、無灰等高性能、多功能添加劑必將成為未來的發(fā)展趨勢。