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潤滑油的粘溫特性


 定義 潤滑油(Lubricating oil)的粘度隨著溫度的升高而變小,隨著溫度的降低而變大,這就是潤滑油的粘溫特性。旋轉粘度計也是測定聚合物粘度的一種方法,但是很少用來測定熔體的粘度,它的局限性在于不容易得到剪切力和剪切速率等基本數據。因此,對每一個粘度的報告值必須(have to)指明測定(Assessment)時的溫度。
 
 檢測潤滑(lubricating)油的粘度,推薦使用生產的RP-265F型石油產品運動粘度測定儀,采用7英寸真彩觸摸屏,顯示清晰,操作更簡單,操作過程自動化,具有強大的數據存儲功能。
 
 意義 粘溫特性對潤滑油(Lubricating oil)的使用有重要意義,如發動機(Engine)潤滑油的粘溫性能不好,當溫度(temperature)低時,粘度過大,就會造成啟動困難,而且啟動后潤滑油不易流到摩擦面上,造成機械零件的磨損。溫度高時,粘度變小,則不易在摩擦面上形成適當厚度的油膜,失去潤滑作用,易使摩擦面產生擦傷或膠合。因此要求油品的粘溫性能要好,即油品粘度隨工作溫度的變化越小越好。
評價油品的粘溫特性普遍采用粘度指數(VI)來表示,這也是潤滑油的一項重要質量(quality)指標。
 
 粘度指數 1935年Dean和Davis提出一種辦法,人為地選定了兩種原油作為標準原油,一種是當時已知的,被認為粘溫性質**優的原油,規定它的粘度指數為100;另一種為粘溫性質**壞的原油,規定它的粘度指數為0。將所試驗潤滑油的粘溫性質同標準油做一比較,即在98.9℃(210°F)試驗油與標準有都具有相同的粘度,然后比較它們在37.8℃(100°F)下的粘度差異。設好油的粘度為H,壞油的粘度為L,試驗潤滑油的粘度為U,粘度指數(VI)即按下式計算:
為了計算石油產品和有關材料的粘度指數(index),國際標準化組織(ISO)石油產品技術委員會專門制訂了石油產品粘度指數計算法ISO 2909-1975。我國也參照采用ISO 2909-1981制訂了國家標準(批準發布:國家標準化主管機構)GB/T 1995-88(1998)《石油產品粘度指數計算法》。這個標準規定(guī dìng)了從石油產品的40℃和100℃運動粘度計算粘度指數的兩個方法。
1.方法A  
適用于粘度指數低于100,但不包括100的石油產品。公路儀器構造較為復雜,屬于高新技術產品,由多個部件組成的。儀器體積、重量、形狀有各種各樣,**小的可以直接拿在手中操作,較大體積的儀器一般被稱為裝置或設備。公路儀器指科學技術上用于實驗、計量、觀測、檢驗、繪圖等的器具或裝置。通常是為某一特定用途所準備的一套裝置或機器。儀器通常用于科學研究或技術測量、工業自動化過程控制、生產等用途,一般來說專用于一個目的的設備或裝置。
如果石油產品100℃的運動粘度小于或等于70mm2/s,運動粘度L和H值可查表獲得。如果在100℃的運動粘度大于70mm2/s,按下式計算L和H值:
 L=0.8353Y2+14.67Y-216
 H=0.1684Y2+11.85Y-97
式中 L—與所求粘度指數(index)的石油產品在100℃時的運動粘度相同,而粘度指數為零的石油產品在40℃時的運動粘度,mm2/s;
     Y—所計算粘度指數(index)的石油產品(Product)在100℃時的運動粘度,mm2/s;
H—與所求粘度指數(index)的石油產品在100℃時的運動粘度相同,而粘度指數為100的石油產品在40℃時的運動粘度,mm2/s。
    按下式計算石油產品(Product)的粘度指數VI:
式中 U--所計算粘度指數的石油產品(Product)在40℃時的運動粘度,mm2/s。
2.方法B
適用于粘度指數為100或更高的油品,由下式計算粘度指數:
VI=(log-1N-1)/0.00715+100
式中                          N=(logH-logU)/logY
    U和Y是所求粘度指數的液體分別在40℃和100℃時的運動粘度。H是與待測液體在100℃時的運動粘度相同,粘度指數為100的標準液體,其在40℃時的運動粘度。若100℃時,運動粘度不大于70mm2/s,可從表查到H;100℃時,運動粘度大于70mm2/s時,H通過(tōng guò)下式計算:
H=0.1684Y2+11.85Y-97
 
化學組成對粘度、粘溫性質關系
  各類烴中的粘度:環烷烴>芳香烴>烷烴,并且隨環在分子中所占的比例增加而增加。同樣的環烴側鏈長度增加,側鏈數目增加,粘度也增加。環烷烴是組成潤滑油的主體烴,所以通常把它看成是潤滑油粘度的載體。
  各類烴中以烷烴的粘溫性能,其粘度指數(VI)大于180。正構烷烴比異構烷烴的粘溫性能好。烷烴支鏈越多粘溫性越差。不論環烴還是芳香烴,其粘溫性隨環數增加(increase)而變壞,隨烷基側鏈增長而變好。混合烴比芳香烴或環烷烴的粘度指數還低。多環短側鏈混合烴比少環長側鏈混合烴粘度指數低。膠質瀝青質都是多環化合物,其粘度特大而粘溫性能很差。精制潤滑油,除去膠質瀝青質等非烴類化合物和多環化合物,使油粘度下降(descend),但粘度指數提高。通過破壞加氫(Hydrogen),使環結構(變成鏈狀結構,油的粘度指數也會提高。總之少環長側鏈是潤滑油的理想組分。
  增粘劑
  當溫度升高時,增粘劑的分子便“舒展”開來,減緩了潤滑油(Lubricating oil)粘度降低。在溫度低時,增粘劑溶解度減小,分子開始“卷縮”成緊密的小團,對粘度的影響(influence)減小,不**于使潤滑油在低溫時粘度過于變大。
常用的有聚正丁基乙烯醚、聚異丁烯、聚甲基丙烯酸(Acrylic acid)脂等,添加量為0.2%~2.0%。
  粘度與壓力關系
  在高壓下,油的分子與分子間引力增大,分子移動(mobile)時內摩擦阻力增加(increase),故粘度變大。溫度影響粘度隨壓力變化的程度,高溫(high temperature)時壓力對粘度的影響小,低溫(Low temperature)時壓力對粘度的影響大。溫度相同時,壓力對高粘度油的影響比低粘度油大。不同分子結構對壓力感受性:芳香基>環烷基>石蠟基,用瀝青基或石蠟基制成的潤滑油,壓力對油粘度影響也很大。油分子組成越復雜,壓力對粘度的影響也越大。壓力升高對植物油粘度的影響不明顯,對礦物油不僅影響粘度而且使粘度指數增高,這一特性對低粘度指數的礦物油表現更突出。

潤滑油(Lubricating oil)粘度壓力變化值(20~100℃)

壓力/MPa         7         15        20       40       60         400

粘度增高/%     20~25     35~40     50~60   120~160   250~350    800~4000

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