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淺析粘指劑作用及對機油性能的影響

淺析粘指劑作用及對機油性能的影響

上一期機油專家解釋了機油的好壞並不是簡單地看機油瓶子上的標號來區分。機油的本質是由基礎油和各類添加劑調配灌裝而成。

那麼本期白日夢車的話題是機油添加劑里的一種——機油粘指劑,粘度指數改進劑,用來提升機油的粘度指數,從而減小溫度變化對機油粘度的影響,改善機油黏溫性。
一般石蠟基礎油的粘指在100以內,加氫精制基礎油120~140,pao130~150。因為基礎油的粘度指數不足以達到機油的要求,所以需要加入粘指劑,加入粘指劑可以將粘指調高到200+。

1,常用粘指劑的種類:

聚異丁烯類(PIB):熱氧化安定性和剪切安定性優異,但是低溫性能差,不能用作5w/30以下的機油。目前很少用,基本被PMA和OCP替代。

聚甲基丙烯酸酯類(PMA):

這個分子量分佈很廣,2~150萬,用作粘指劑的pma一般分子量在15萬左右,也有說法在50萬左右(這個一會有用),在蠟基基礎油用也是很好的降凝劑。具體作用要看R基結構。這個東西改善粘度指數效果非常好,但是熱穩定性差,剪切安定性差,200度就開始分解,短命鬼。

乙烯—丙烯共聚物(OCP):

又叫乙丙膠,是目前應用最多的粘指劑之一,歐美常用。熱穩定性和剪切安定性都很好。但是低溫性能差,低溫易成膠,相對分子質量10萬~15萬。所以一般需要與脂類降凝劑協同作用,比如PMA降凝劑,需要配合降凝劑使用足以說明它對低溫性能改善沒有作用。一般乙烯丙烯比例為50:50。目前國際上要求穩定性指數ssi為25%,為達到要求,需要降低OCP分子量,同時增粘效果也相應降低,所以需要增加添加量,使清凈分散性和低溫性能變差。目前國外已經解決這個問題,但是國外的替代產物不適合國內蠟基高的基礎油,還影響降凝劑的使用。

氫化苯乙烯—雙烯共聚物(HSD):

和OCP一樣,熱穩定性好,剪切安定性好,低溫性能差,相對分子質量5萬~10萬。但是剪切穩定性指數ssi可以達到10%(越小越好)。HSD對蠟基基礎油和降凝劑的使用沒有影響。這點好過OCP。增粘效果比OCP好一半以上,而添加量只有OCP的一半左右。但是國內沒有生產技術,只有路博潤等一些國際巨頭生產。

下面是常用的三種粘指劑的添加量和效果:

Q是黏溫指數,這裡說Q<1隻能作為增粘劑我認為是只能提高高溫性能,不能改善低溫性能。可以看出PMA改善粘度指數的效率很高,同時低溫性能優異。但是只論增粘能力的話,OCP>HSD>PMA,用量是相反,OCP最小,說明OCP增粘效果是最高的(不考慮降凝)。這個是重點,粘指劑用的越多,對機油清凈分散劑影響越大。看到這裡,那些200+粘指的機油也就不足為奇了『』

2,粘指劑剪切安定性對油膜穩定性的影響:

這個是重點,當粘指劑在高速剪切狀態下會產生短暫或者永久性粘度降低的現象,也就是油膜不穩定。這可能就是PMA粘指劑很少用的原因之一,但是17哥說了,日本普遍使用,一會分析。剪切穩定性是HSD>OCP>PMA,分子量越大,剪切安定性越差。ssi越小,剪切安定性越好。剪切安定性越差,損耗越大,越不耐用。

3,熱穩定性:

HSD與OCP相仿,PMA熱穩定性最差,200度時就開始分解,所以說PMA是短命鬼,當然OCP也就250度。
粘指劑的基本優缺點終於介紹完了,結論呢?下面討論下粘指劑對機油的影響

為了達到多級機油的要求,粘指劑既要增加高溫粘度又要降低低溫傾點,PMA可以做到,但是剪切安定性差,持久度差和對清凈分散性的影響必定影響油膜穩定性和機油壽命。

那OCP呢?熱穩定性比PMA好,但也只是250度就開始分解,況且還要搭配脂類降凝劑使用,比PMA能強多少?而且容易成膠,對清凈分散性影響也不小。

HSD雖然好一些,但也只是相對的,粘指劑都逃脫不了剪切後分解和熱分解后的膠化影響清凈分散性,消耗tbn。高速剪切下暫時失粘,或者永久性失粘,分子鏈斷裂,影響油膜穩定性的兩個共性缺點(這裡應該還有剪切粘度與油膜的關係)。
所以說那些粘度跨度大的機油和動輒粘指200+的機油,尤其是三類或者三+類基礎油動輒200+的粘指不一定就是好事,十有八九是PMA調處來的,比如用星型PMA的新日石,我現在明白為什麼新日石有0w50的民用油了。當然有得有舍,得到了高性能,損失也油膜穩定性,也損失了長壽命。高粘指大跨度機油還得靠高粘指基礎油的先天性質,依靠大量粘指劑後天提升肯定會帶來弊端。

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