潤滑油抗氧化劑機理與選用
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- 發(fā)布時間:2024-10-05 12:04
潤滑油的氧化是由于光、熱、過渡金屬等的作用,產(chǎn)生了自由基而開始進行的。自由基與氧反應(yīng)產(chǎn)生過氧自由基,過氧自由基與其他分子反應(yīng)產(chǎn)生過氧化氫和游離基。過氧化氫進一步分解產(chǎn)生烷氧自由基和羥基自由基。連鎖反應(yīng)的結(jié)果是進一步生成酮、醛、有機酸等,最后進行縮合反應(yīng),生成了油泥和漆膜,同時使?jié)櫥偷酿ざ仍黾印?/p>
無論什么樣的氧化產(chǎn)物, 一般都是有害的。油泥黏附在金屬表面,可能引起運動部件的黏結(jié)或磨損,堵塞濾網(wǎng)和油管線,降低循環(huán)油量。氧化生成的酸將腐蝕金屬,氧化也與油品黏度增加有關(guān),而且氧化產(chǎn)物本身也像催化劑那樣作用,進一步加速氧化。
從反應(yīng)歷程可以看出,有兩種手段可以控制氧化:
?、?防止生成過氧化物,即當過氧化物一旦形成,就加以破壞,終止鏈的繼續(xù)發(fā)展或終止自由基的發(fā)展。所以,阻止生成過氧化物的直接辦法,是加入對氧化物有很強親和力的添加劑——過氧化物分解劑和鏈終止劑,即抗氧劑。
?、?研究抑制金屬對油品氧化的催化效應(yīng),即加入金屬減活劑或鈍化劑。
抗氧劑的抗氧化機理
抗氧劑的作用是消除剛剛產(chǎn)生的自由基,或者促使氫過氧化物的分解,阻止鏈式反應(yīng)的進行。
?。?)胺類抗氧劑抗氧化機理
胺類抗氧劑結(jié)構(gòu)中和氮原子相連接的氫原子是最活潑的,通過活潑氫與自由基的反應(yīng),從而降低產(chǎn)品氧化速度,再利用失去活潑氫而形成穩(wěn)定自由基的抗氧化劑分子捕獲自由基而終止氧化反應(yīng)。
?。?)酚類抗氧劑抗氧化機理
酚類抗氧劑通過給出一個氫原子或偶合反應(yīng)(即終止反應(yīng))來終止自由基的作用,從而達到抑制或延緩產(chǎn)品被氧化的目的。
?。?)輔助抗氧化劑抗氧化機理
如硫醚中硫原子化學(xué)活性很大,在氧化條件下首先受到親電試劑的進攻,形成亞砜,亞砜很快被氧化為砜,進而氧化為酮。硫醚基參與了過氧化物的反應(yīng),使過氧化物分解,抑制氧化反應(yīng)的進行。
抗氧化劑的類型
抗氧劑可分為主抗氧劑( Ⅰ 類抗氧劑)和輔助抗氧劑(Ⅱ類抗氧劑),能消除自由基的抗氧劑有芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物,稱為主抗氧劑;能分解氫過氧化物的抗氧劑有含磷和含硫的有機化合物稱為輔助抗氧劑.。
?。?)胺類抗氧劑
胺類抗氧化劑抗氧效果顯著,特別是具有突出高溫抗氧化性,同時有變色性,使油品變色,但不影響其出色抗氧化性能表現(xiàn)。
?。?)酚類抗氧劑
受阻酚類抗氧劑是一些具有空間阻礙的酚類化合物,它們的抗熱氧化效果顯著,且具有較好的不變色和不污染性,但一般分子量小的酚類抗氧化劑,在高溫情況下,揮發(fā)性和抽出性較大,影響抗氧化性能,應(yīng)用溫度相對胺類抗氧化劑要低。
(3)復(fù)合抗氧化劑
多種類型抗氧化劑復(fù)合會有抗氧化協(xié)同作用,其抗氧化效果往往大于單一使用之和,不同類型抗氧化劑可以分別在不同的階段終止油脂氧化的鏈鎖反應(yīng),其抗氧化效果更為突出。
?。?)輔助抗氧劑
含硫醚基液體高分子量酚類抗氧劑,除了作為主抗氧劑外,還因其所含硫醚基可分解過氧化物,可作為輔助抗氧化劑,具有多功能活性。
亞磷酸酯類能和過氧化物反應(yīng),作為輔助抗氧化劑,其常和酚類抗氧化劑結(jié)合使用,具有協(xié)同作用。
抗氧劑的選擇與使用
同一種抗氧化劑在不同的油中也顯示出不同的抗氧化效果,一般情況下,Ⅰ類Ⅱ類基礎(chǔ)油對酚類抗氧劑表現(xiàn)出較好的感受性,而Ⅲ類Ⅳ類基礎(chǔ)油對胺類抗氧化劑有較好的感受性。
不同類型抗氧化劑在同一種油中的抗氧化機理和效果不一樣,應(yīng)用中充分發(fā)揮不同類型抗氧化劑復(fù)配的協(xié)同作用和使用增效劑以獲得最佳抗氧化效果。
接觸金屬對潤滑油氧化有催化作用,有水同時存在的情況下更為明顯,因其加快了過氧化物分解生成自由基,引發(fā)油脂氧化鏈反應(yīng),加速油品氧化。
具有合適的氧化還原電位的三價或多價的過渡金屬(Co、Cu、Fe、Mn、Ni)具有很強的促進油脂氧化的作用。
在油品實際使用過程, 金屬銅存在較為普遍,某些情況下在使用抗氧化劑同時復(fù)配金屬鈍化劑,獲得更為突出抗氧化效果。
油品使用和儲存過程中注意促進氧化的因素,如光(紫外線)、熱(高溫)、氧壓力等。
應(yīng)用中注意抗氧化劑在油品中溶解與分散情況,溶解分散程度會影響抗氧化效果。
全方位抗氧體系之金屬減活劑
油品在使用過程中, 在氧存在的條件下,受熱、光的作用而發(fā)生氧化變質(zhì)。若潤滑油中含有金屬,如銅、鐵等金屬離子,即使含量很低,它們也能起到催化作用,加速油品氧化過程中的自由基鏈式反應(yīng),加速油品的氧化速度,生成酸、油泥和沉淀。
酸會使金屬部件產(chǎn)生腐蝕、磨損,油泥和沉淀使油品變稠,引起活塞環(huán)的黏結(jié)以及油路的堵塞,進而降低油品的使用性能。因此,防止金屬離子對氧化的促進作用對于潤滑油是十分重要的。
金屬減活劑(Metal Passivator),也稱為金屬鈍化劑或緩蝕劑,是抑制金屬對氧化和腐蝕起催化作用的潤滑油添加劑,對于潤滑油而言,通常是將抗氧劑與金屬減活劑(Metal Passivator)復(fù)配使用,發(fā)揮兩者的協(xié)同效應(yīng),從而大大提高油品的抗氧化能力。
酚型和胺型抗氧劑二元復(fù)合比單獨使用一種抗氧劑的效果好,而酚型、胺型抗氧劑及金屬減活劑的三元復(fù)合可起到更好的協(xié)同作用。
