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多元醇酯類潤滑油的應用
酯類基礎油:
像雙酯的缺點是浸蝕某些塑膠、橡膠和油漆,以及其加入礦物油中使用時,會與抗磨劑競爭金屬表面,從而使抗磨性能降低,因此必須加入與之匹配的抗磨劑。 而隨著軍工技術的快速發展,雙酯類油品已經無法滿足需求。 研發工作已經迅速地向性能優異的新戊基多元醇酯-阻化酯發展了。 新戊基多元醇酯-阻化酯中具有代表性的是新戊基二元醇酯、三羥甲基丙烷酯和季戊四醇酯。 它們具有良好的抗氧化性能、耐熱性能、黏溫性以及良好的蒸發性。 因為龐大的新戊基對酯基提供了良好的空間屏蔽作用,使新戊基多元醇熱分解生成自由基所需的活化能上升至280kJ/mol,高於一般酯類的自由能188kJ/mol 。 這使得阻化酯的熱分解溫度一般比二元酸酯高50℃左右,同時也使阻化酯的抗氧化性能優於普通雙酯,被稱為阻化酯。 酯類潤滑油的優勢: 熱安定性能好,單純從熱分解溫度來看,雙酯類油一般在280左右,醇酯類超過300度。 這跟其分子結構有關,以新戊基多元醇酯化而來的全阻化酯,分解溫度較高。 極性結構賦予此類油特殊的潤滑表現,容易吸附在界面上形成穩定的油膜,即使冷車狀態也不至於完全回流,提供良好的低溫保護。 對添加劑的感受性較強。可以很好的與抗氧,抗磨等添加劑融合,協同。 在工作中主動吸附油膜和被動黏附油膜在潤滑過程中,潤滑油在摩擦處之間形成厚的油膜對潤滑效果很關鍵,含有極性基團的化合物更容易吸附在摩擦界面上形成有效的韌性油膜。 通常多元醇酯具有良好的黏溫性、生物可降解性、低溫流動性、熱穩定性和抗氧化性,較低的蒸發損失,高閃點、低傾點,而且擁有很寬的使用溫度(從-40℃到204℃)。因此,具有優異性能和廣泛用途的多元醇酯是酯類合成油的發展方向。 因而新戊基多元醇酯也被稱為阻化酯,其熱穩定性是合成酯類基礎油中最好的,熱分解溫度比雙酯高出50℃左右。 新戊基多元醇酯的潤滑性能優於雙酯、礦物油和聚α烯烴(PAO),同時具有良好的環保性、安全性和可再生性,常被用做航空發動機機油,冷凍機油和高溫鏈條油。 此外,鑑於多元醇酯有氧化穩定度好,碳沉積少,難燃等優點,也被用作空氣壓縮機油和抗燃性液壓油。 多元醇酯類潤滑油的應用: 現代化高功率的航空渦輪引擎要求潤滑油具有更好的耐高溫、耐高速、耐重負荷、長壽命、熱氧化穩定性等特性,所以黏溫性能優異、耐高溫的多元醇酯是未來引擎潤滑油基礎油的發展趨勢。 (在車用機油方面,汽車引擎油要求有燃料消耗低、耗油少、耐磨性佳和價格便宜等特性。多元醇酯可以大幅降低燃料消耗,延長引擎使用壽命,降低蒸發損失,對引擎高溫工作時產生的油泥有良好的溶解能力,因此常將其用作內燃機油。) (相較於礦物基潤滑油,多元醇酯類潤滑油具有更好的潤滑性能。 這是因為酯基與摩擦表面之間有強烈的吸附作用,脂肪酸的長碳鏈覆蓋摩擦表面,在上面形成抗剪切性能更好的界面油膜,從而保護摩擦表面。) 與礦物油相比,多元醇酯類油的蒸發損失更小,且酯類油分子量越大,蒸發損失越小,使用壽命越長,越能達到節約資源的目的。 這類油的缺點在於價格偏高,一般只用於高精尖設備。 新戊基對酯基提供了良好的空間屏蔽作用,因而稱為阻化酯。 由烷基取代醇基中β碳原子上的氫後,成為阻化酯,例如新戊基多元醇酯,其熱分解溫度不再經過環狀分子內轉移狀態,而是以自由基機制分解,這需要更大的活化能。 因而新戊基多元醇酯一類阻化酯的熱安定性比雙酯通常高50℃左右。 如果酸分子結構中α-碳原子上的氫也被烷基取代,這種結構的酯稱為全阻化酯。 在酯的結構中,除了醇基部分的β-碳原子上的氫之外,醇基部分的相對分子質量和分子結構對酯的熱安定性也有影響。 隨著醇基烷基鏈的成長,酯的熱安定性增加。當相對分子質量相同時,酯的分解速度為叔>仲>伯,即叔醇酯的熱穩定性最差。 氧化穩定性: 酯類油作為高溫潤滑材料,常在高溫及與空氣和熱金屬表面接觸的強氧化條件下工作。因此,酯類油的氧化安定性是其重要特性之一。新戊基多元醇酯的氧化穩定性優於雙酯。 酯類油的導熱係數高: 其導熱率比礦物油高15%,同時比熱較大,熱容量比礦物油大5%~10%。因而酯類油散熱性佳,可有效降低油箱及潤滑系統的溫度。 酯類油毒性極低、且具可生物降解性。 多元醇酯可視為無毒化合物,對人體皮膚的刺激性低於丙三醇酯(天然油脂) 酯類油的用途: 酯類油主要應用是作為飛機渦輪發動機潤滑油(又稱航空渦輪發動機潤滑油) 酯類基礎油: 像雙酯的缺點是浸蝕某些塑膠、橡膠和油漆,以及其加入礦物油中使用時,會與抗磨劑競爭金屬表面,從而使抗磨性能降低,因此必須加入與之匹配的抗磨劑。 而隨著軍工技術的快速發展,雙酯類油品已經無法滿足需求。 研發工作已經迅速地向性能優異的新戊基多元醇酯-阻化酯發展了。 新戊基多元醇酯-阻化酯中具有代表性的是新戊基二元醇酯、三羥甲基丙烷酯和季戊四醇酯。 它們具有良好的抗氧化性能、耐熱性能、黏溫性以及良好的蒸發性。 因為龐大的新戊基對酯基提供了良好的空間屏蔽作用,使新戊基多元醇熱分解生成自由基所需的活化能上升至280kJ/mol,高於一般酯類的自由能188kJ/mol 。 這使得阻化酯的熱分解溫度一般比二元酸酯高50℃左右,同時也使阻化酯的抗氧化性能優於普通雙酯,被稱為阻化酯。 酯類潤滑油的優勢: 熱安定性能好,單純從熱分解溫度來看,雙酯類油一般在280左右,醇酯類超過300度。 這跟其分子結構有關,以新戊基多元醇酯化而來的全阻化酯,分解溫度較高。 極性結構賦予此類油特殊的潤滑表現,容易吸附在界面上形成穩定的油膜,即使冷車狀態也不至於完全回流,提供良好的低溫保護。 對添加劑的感受性較強。可以很好的與抗氧,抗磨等添加劑融合,協同。 在工作中主動吸附油膜和被動黏附油膜在潤滑過程中,潤滑油在摩擦處之間形成厚的油膜對潤滑效果很關鍵,含有極性基團的化合物更容易吸附在摩擦界面上形成有效的韌性油膜。 通常多元醇酯具有良好的黏溫性、生物可降解性、低溫流動性、熱穩定性和抗氧化性,較低的蒸發損失,高閃點、低傾點,而且擁有很寬的使用溫度(從-40℃到204℃)。因此,具有優異性能和廣泛用途的多元醇酯是酯類合成油的發展方向。 因而新戊基多元醇酯也被稱為阻化酯,其熱穩定性是合成酯類基礎油中最好的,熱分解溫度比雙酯高出50℃左右。 新戊基多元醇酯的潤滑性能優於雙酯、礦物油和聚α烯烴(PAO),同時具有良好的環保性、安全性和可再生性,常被用做航空發動機機油,冷凍機油和高溫鏈條油。 此外,鑑於多元醇酯有氧化穩定度好,碳沉積少,難燃等優點,也被用作空氣壓縮機油和抗燃性液壓油。 多元醇酯類潤滑油的應用: 現代化高功率的航空渦輪引擎要求潤滑油具有更好的耐高溫、耐高速、耐重負荷、長壽命、熱氧化穩定性等特性,所以黏溫性能優異、耐高溫的多元醇酯是未來引擎潤滑油基礎油的發展趨勢。 (在車用機油方面,汽車引擎油要求有燃料消耗低、耗油少、耐磨性佳和價格便宜等特性。多元醇酯可以大幅降低燃料消耗,延長引擎使用壽命,降低蒸發損失,對引擎高溫工作時產生的油泥有良好的溶解能力,因此常將其用作內燃機油。) (相較於礦物基潤滑油,多元醇酯類潤滑油具有更好的潤滑性能。 這是因為酯基與摩擦表面之間有強烈的吸附作用,脂肪酸的長碳鏈覆蓋摩擦表面,在上面形成抗剪切性能更好的界面油膜,從而保護摩擦表面。) 與礦物油相比,多元醇酯類油的蒸發損失更小,且酯類油分子量越大,蒸發損失越小,使用壽命越長,越能達到節約資源的目的。 這類油的缺點在於價格偏高,一般只用於高精尖設備。 新戊基對酯基提供了良好的空間屏蔽作用,因而稱為阻化酯。 由烷基取代醇基中β碳原子上的氫後,成為阻化酯,例如新戊基多元醇酯,其熱分解溫度不再經過環狀分子內轉移狀態,而是以自由基機制分解,這需要更大的活化能。 因而新戊基多元醇酯一類阻化酯的熱安定性比雙酯通常高50℃左右。 如果酸分子結構中α-碳原子上的氫也被烷基取代,這種結構的酯稱為全阻化酯。 在酯的結構中,除了醇基部分的β-碳原子上的氫之外,醇基部分的相對分子質量和分子結構對酯的熱安定性也有影響。 隨著醇基烷基鏈的成長,酯的熱安定性增加。當相對分子質量相同時,酯的分解速度為叔>仲>伯,即叔醇酯的熱穩定性最差。 氧化穩定性: 酯類油作為高溫潤滑材料,常在高溫及與空氣和熱金屬表面接觸的強氧化條件下工作。因此,酯類油的氧化安定性是其重要特性之一。新戊基多元醇酯的氧化穩定性優於雙酯。 酯類油的導熱係數高: 其導熱率比礦物油高15%,同時比熱較大,熱容量比礦物油大5%~10%。因而酯類油散熱性佳,可有效降低油箱及潤滑系統的溫度。 酯類油毒性極低、且具可生物降解性。 多元醇酯可視為無毒化合物,對人體皮膚的刺激性低於丙三醇酯(天然油脂) 酯類油的用途: 酯類油主要應用是作為飛機渦輪發動機潤滑油(又稱航空渦輪發動機潤滑油) | ||
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