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API-III类基础油&PAO基础油性能对比

2019-10-16    中国润滑油信息网  

  润滑油质量的好坏不仅仅取决于添加剂配方是否合适,还要看基础油质量的好坏。对于性能要求比较高的润滑油,没有基础油的质量保证仅仅靠添加剂是达不到规定要求的,添加剂只能起一部分作用,由于润滑油中绝大部分为基础油,因此基础油的性能对成品润滑油的性能至关重要。

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  现代炼油技术的发展推动着润滑油的进步,20世纪50年代,炼油技术以溶剂精制为主,生产出来的基础油属于API-I类。虽然这种方式炼出来的基础油在今天已经处于落后的境地,但是在当时属于技术上的进步。

  20世纪7、80年代,加氢技术开始发展,预示着现代炼油技术的巨大进步。加氢处理,尤其是是加氢裂化,制造API-II类油,性质上比API-I类油更稳定,低温性能更好。

  1993年以后,加氢异构化炼油技术取得了长足发展,使用当代加氢异构化技术生产的API-III类油,性能介于API-II类油及PAO之间(目前最常见的合成油之一),但是价格比PAO低的多,而且可以大批量生产。

  API-III类油和PAO (API-IV类油)性能对比  

  API-IV类油中的PAO,属于合成油,长期以来,PAO有着矿物油难以企及的优点,比如黏度指数高、倾点低、氧化安定性好等特点。

  1、黏度指数高:意味着温度变化时,油的黏度稳定、变化小。

  2、倾点低:低温下流动性好,可以在更低温度下使用、提供更好的冷启动保护。

  3、氧化安定性好:更耐高温、使用时间更长。

  而当代加氢处理技术的到来,使炼油技术的巨大突破,使用加氢异构技术生产的III类油,性能接近PAO,某些方面还超过PAO,比如添加剂溶解得更好。

  黏度指数、倾点、闪点、氧化安定性则接近PAO,与III类油相比PAO主要具有以下优势:

  1、倾点

  2、冷启动性能

  3、挥发度

  4、氧化安定性

  下面我们对这几项性能分别进行对比。

  1.倾点

  倾点是润滑油的一项重要低温指标。III类油和PAO比起来,倾点上确实有差距,但是使用降凝剂可以显著减少这种差距。降凝剂可以大大降低倾点,例如,使用API-II类油调配的汽轮机油,在纯基础油的状态下,API-II类油的倾点是-12°C,使用降凝剂可以把倾点降到-36°C。而使用降凝剂,III类油倾点可以降到-40°C甚至更低。当然,降凝剂的使用也并不是无限制的,降凝剂的引入会对某些性能产生影响,比如破乳化。另一个方面,虽说通过加入降凝剂可以使倾点降低,但低温的黏度会有很大的差别。总体来说,PAO的倾点更低,更胜任在严寒条件下使用。

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  2.冷启动性能

  冷启动性能主要考察润滑油在机器低温启动的条件下,表现出来的黏度特性,使用冷启动模拟器CCS,试验方法ASTM D5293。实验中,两组对照油分别是:黏度均为4 cSt的 PAO、API-III类油。选择这两组油作为对比,是因为它们的黏度指数比较接近。相同的黏度指数意味着在温度变化时,这两组油的黏度应该同样稳定。本实验设定两个测试温度:-25℃和-30℃,实验对比结果如下:从实验结果来看,II类油低温下的粘度性能明显不如III类油和PAO稳定,PAO和III类油较接近,但PAO的低温黏度性能更稳定一些。

  3.挥发率

  使用Noack法测试挥发率,试验方法ASTM D5800,实验结果现实,III类油的挥发度和PAO接近,PAO比III类油挥发率略低,III类油则甩开II类油一大截。

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  4.氧化安定性

  氧化安定性和高温稳定性是合成油最为显著的优势之一。有良好的氧化安定性和高温稳定性,润滑油可以使用更长时间。不饱和烃和芳香烃含量高,油的稳定性就差,III类油经过深度精制,脱掉了大量的杂质,芳烃含量不到1%,因此高温氧化安定性得到了提高。PAO的稳定性则主要受石蜡的残留量影响。

  下面是四种不同类型基础油调配的液压油(同种添加剂类型),黏度为ISO 32,通用氧化测试,试验方法ASTM D4871,测试温度170℃。对比四种液压油的氧化安定性:

  图中的实验结果来自于通用氧化实验(ASTM D4871),对比了油的酸值(酸值能体现润滑油的氧化程度)达到2.0时,润滑油的使用小时数。时间越短、说明油变质越快。

  综合对比来看,PAO的综合性能要比Ⅲ类油的整体性能更好,尤其低温性能和高温使用性能。在某些性能要求比较苛刻的油品中,合成油的优势更加明显,适应能力更强。比如发动机油0W30,、5W30,车辆齿轮油75W90级别,以及长期使用温度较高的油品。

  但凡事无绝对,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类油的成本。从而造成PAO 的使用受到了限制。而PAO也会有好坏之别、黏度之别、构造之别、性能之别、组份之别等等。

  随着催化加氢技术的进步,未来的精炼方式会提炼出更好的基础油,杂质更少、挥发率更低、使用时间更长的加氢基础油。同时其它技术也在发展,例如尝试新型的PAO制取方式,使得传统PAO的性能得到改善,而制取PAO的原料价格依然居高不下,也是我们不得不面对的问题。

  不论是合成油的进步发展,还是III类油质量的提升,使高性能润滑油的普及成为了可能。对于润滑油的制造商、使用者而言,都是我们喜闻乐见的。

来源:中国润滑油信息网

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