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        特科多萬書曉:理想粘度指數改進劑就選特科多TECNOLUBE HSV系列

        2024論壇
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        摘要:粘度指數改進劑是一種油溶性高分子材料,也是一種重要的油品助劑,其作用的實質是使油品具有較高的粘度指數,從而保證潤滑油在低溫下能夠順利流動,在高溫下有足夠的粘度,確保良好的潤滑能力。
        粘度指數改進劑是一種油溶性高分子材料,也是一種重要的油品助劑,其作用的實質是使油品具有較高的粘度指數,從而保證潤滑油在低溫下能夠順利流動,在高溫下有足夠的粘度,確保良好的潤滑能力。

        常用的粘度指數改進劑的品種主要有異戊丁烯(PIB)、聚a烯烴(PAO)、甲基丙烯酸甲酯(PMA) 、乙丙共聚物(OCP) 、氫化苯乙烯/共軛二烯烴(丁二烯、異戊二烯)共聚物(HSV)等四種。由于PIB稠化能力和低溫流動性差,PAO的增稠能力差,成本高,節能效果差,因此不適合配制多級發動機油,用于傳動油的增稠。目前多級發動機油使用粘度指數改進劑主要是OCP、PMA以及HSV 。
         
        評價粘度指數改進劑性能的指標包括:

        ※增稠能力TE:即1%聚合物增加的油品的粘度,粘指劑越高的分子量MW有著越大的增稠能力TE,越少的支鏈會有越大的增稠能力TE,粘指劑的極性與基礎油的極性越匹配,會有越大的增稠能力TE;

        ※剪切安定指數(SSI):SSI與聚合物結構、分子量分布和分子量有關,分子量越高,剪切安定性越差;

        Kurt Orbahn法:測量聚合物增加的運動粘度在30次柴油噴嘴剪切后的粘度損失,越高的SSI表明剪切后油的粘度損失越大,SSI通常表征了聚合物在SAE 15W-40油品的性能;

        KRL法:測量4/8/10/20小時錐盤剪切后的粘度損失;

        超聲波法:使用超聲波剪切后的粘度損失;

        基于使用性能,也有通過行車實驗和全配方剪切試驗等方法,考評粘度指數改進劑的剪切穩定性。
        粘度指數改進劑與燃料經濟性關系
        當前,二氧化碳減排法規正在全球范圍內實施或變嚴,這意味著行業內對燃料經濟性(FE)有著前所未有地關注。

        潤滑油降低摩擦來提高燃料經濟性主要是通過在邊界潤滑時依靠摩擦改進劑來實現,原理是流體動力潤滑時依靠的是降低油品粘度。

        對于乘用車來說其運轉條件使得流體動力潤滑占據55%-65%。在降低粘度方面選用輕質基礎油已經是基本的要素,由于目前都使用多級油,因此不同的粘度指數改進劑就會對降低粘度產生不同的影響。各種國際標準對于粘度指數改進劑的挑戰如圖表1所示。
        特科多TECNOLUBE HSV粘度指數改進劑

        早在1996年,人們從發動機評定的程序VI-A試驗中已經認識到在不使用摩擦改進劑時VI-A的燃料經濟性改善是與其高溫高剪切粘度(HTHS@150℃)成很好的線性關系。但是在2000年程序VI-B試驗時已經發現如果在HTHS@150℃的粘度相同時,VI-B的燃料經濟性改善(FEI)就與100℃或者更低溫度的高剪切粘度相關。MS VI B節能試驗是與FTP循環相關因而也就和100℃或者更低溫度的高剪切粘度相關。
        理想的粘度指數改進劑(VM)是在發動機操作溫度的整個范圍內保持最低的高剪切粘度,從而可以降低發動機部件滑動的流體動力潤滑的摩擦系數,也就改善了燃料經濟性。

        目前世界上最為流行的駕駛循環之一,是代表城市駕駛的新歐洲駕駛循環(NEDC),而NEDC的平均溫度為50-70℃,所以是一個較冷的循環,其與50-70℃下的高剪切粘度(HSV)更相關。所以有人得出在NEDC循環中:

        ☆燃料經濟性改善(FEI)與KV@40℃的相關系數R2=0.89

        ☆燃料經濟性改善(FEI)與KV@60℃的相關系數R2=0.91

        因此如果油品的40-60℃的運動粘度低,其燃料經濟性改善(FEI)也就好。

        圖表3中,PMA和HSV調制的油品粘度指數遠遠高于OCP調制的油品,而在圖表4中,HSV調制的油品的100℃HTHS高溫高剪粘度略高于PMA,但是遠低于OCP。

        在圖表5中,在6.5L通用柴油車行車實驗中,在各種工況和車況下,HSV調制的油品的FE燃油經濟性都好于OCP和PMA。

        長里程發動機油粘度指數改進劑
        普通潤滑油換油里程相對較短,一般為2萬公里,而當前市面上出現的長效里程潤滑油,換油里程可以達到5萬公里、8萬公里、10萬公里、12萬公里,甚至15萬公里,換油周期及里程大幅提升。

        長效里程潤滑油的原理其實很簡單,就是將普通潤滑油的各項性能提升到極致,從而延長使用壽命。與普通潤滑油相比,長效里程潤滑油更長的換油周期能夠為用戶節省維保費用、提升車輛運營效率,是未來發展的必然趨勢。

        粘度指數改進劑是長效里程潤滑油的主要組分。剪切安定性SSI是考評粘度指數改進劑適用于長里程潤滑油的關鍵指標。圖表6是幾種剪切安定性考評的方法,可見20小時KRL剪切與出租車50000公里行車試驗剪切的粘度下降接近。

        從圖表7可以看出,PMA調制發動機油加劑量大,而且氧化誘導期不如OCP,HSV的增稠能力和氧化誘導期最好。

        目前,長里程發動機油的粘度指數改進劑主要是OCP、大粘度PAO和HSV。PAO調制的油品燃油經濟性差,KRL剪切SSI小于25%來做長里程發動機油,無定型OCP的增稠能力差,半結晶型OCP增稠能力好,但是低溫MRV差,需要選擇降凝劑和基礎油,同時,使用中MRV會上升,導致發動機啟動失敗和低溫磨損。
        齒輪油及液壓油粘度指數改進劑
        目 前 車 輛 齒 輪 油 國 際 標 準 為 S A EJ306,新的粘度級別為SAE 80、SAE 85,中國國家標準為GB/T 13895-2018。

        車輛齒輪油需要剪切穩定性更好的粘指劑,為使輕負荷帶同步嚙合器的手動變速箱更易于變速操作,建議-30℃的布氏粘度不超過5,000cP,集中于延長換油期、清凈性、熱氧化安定性和磨損保護,傾向使用合成油和Ⅱ、Ⅲ類基礎油。對于粘度指數改進劑的剪切穩定性要求為20小時KRL后仍停留在原粘度級別,試驗方法為CECL-45-T-93。

        而對于液壓油而言,油泵和油箱的尺寸減小,更高的操作溫度和壓力及長壽命,對于粘度指數改進劑的要求在于剪切安定性,柴油噴嘴剪切250次循環粘度下降不大于10%。
        認識不同類型粘度指數改進劑

        不同粘度指數改進劑分子結構見圖表8。
        ☆乙烯丙烯共聚物(OCP):有半結晶型和無定形型,例如eni Versalis 2550,2530

        ☆聚甲基丙烯酸酯(PMA)

        ☆氫化苯乙烯二烯烴:星形聚合物,例如TECNOLUBE HSV1050, 2050和6050

        ☆氫化苯乙烯二烯烴:線性聚合物,例如TECNOLUBE HSV l810在油品中溶解的聚合物粘度改進劑占有較大的空間:

        ◎粘度改進劑增加粘度的能力與聚合物占有的空間成正比

        ◎大多數粘度指數改進劑溶解在油中的空間體積與溫度無關,除了PMA和溫度敏感的氫化苯乙烯異戊二烯,TECNOLUBE HSV6050和HSV l810 (圖表9)
        TECNOLUBE HSV系列粘度指數改進劑

        T F H S V 1 0 5 0 是 一 種 星 型 的 氫 化苯 乙 烯 - 異 戊 二 烯 聚 合 物 , 苯 乙 烯 含 量6.0-7.5wt%,外觀形態為白色粉末。特科多HSV1050可用作潤滑油粘度指數改進劑,粘度調
        節效果顯著、抗剪切能力優異, 可用于調制大跨度的高檔多級油。(圖表10、11)
        HSV l810是100%苯乙烯-異戊二烯SEP兩鉗段diblock加氫線性聚合物,在高端基礎油中具有優異的油溶性、高溫穩定性和剪切穩定性。柴油噴嘴剪切SSI:30次小于3,90次小于10;KRL20小時SSI小于25。HSV l810與基礎油混合后,兩嵌段 SEP 聚合物形成膠束,與基礎油的混溶性更好,在較高的混溶溫度下,性能更能保持穩定。
        當受到外力剪切時,HSV l810兩嵌段線性聚合物膠束解散,要么取向流動,要么形成顆粒狀潤滑劑,提供了油的觸變性能(剪切變稀)。兩鉗段SEP聚合物具有煙炱、漆膜等極性沉積物的助溶和分散作用,與降凝劑有協同效應。

        6%HSV l810溶于可以直接溶解于API各類基礎油中,制成流動性非常好的膠液。超過6%的膠液,在長期靜置時,兩鉗段聚合物的膠束濃度大,長鏈聚合物分子搭橋,會降低膠液的流動性。

        從圖表13、圖表14的測定數據可以看出:用同一個轉子測定,轉速越慢,粘度測定值越大。6%的l810在150N的40℃和100℃粘度反倒小于60N膠液。

        HSV l810可以用于調制長里程的發動機油;要求低溫性能和剪切性能優異的齒輪油、液壓油、減震器油;用于潤滑脂,可以顯著提升潤滑脂的機械安定性。高濃度油膏具有觸變性,可用于光纜光纖填充膏的增稠、化妝品增稠等。
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