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抗氧剂、金属减活剂PK抗氧防腐剂

按照我国石油化工行业标准SH/T0389-1992《石油添加剂的分类》划分:抗氧防腐剂为T2XX系列,抗氧剂及金属减活剂为T5XX系列。虽然它们都具有抗氧化功能,但却并不属于同一个系列。就此解析之。

 

抗氧化剂:润滑油使用过程中,在氧的存在下,受热、光、金属的催化作用,油品分子中结构不牢的碳氢键受到破坏,发生脱氢反应形成自由基经连锁链氧化反应,结果使润滑油的靠得住黏度增加,并生成腐蚀金属部件的酸性物质和炭沉积物最终导致油品变质。自由基的氧化反应是连锁反应,只有终止或减弱氧化过程,才有停止或减缓氧化的可能。

 

从氧化反应的历程可以看到一是一旦过氧化物形成,就将其分解,可以终止链反应的继续发展;二是链反应终止剂完全终止链的继续发展。

 

按照作用机理抗氧剂可分为:链反应终止剂和过氧化物分解剂两种。酚型、胺型为链反应终止剂。二烷基二硫代磷酸盐和氨荒酸盐属于过氧化物分解剂。

 

然而油品的氧化过程是很复杂的,它们随温度的变化而变化,因此往往采用几种抗氧剂的复合应用。即自由基链反应终止剂,过氧化物分解剂以及金属钝化剂的复合应用。

 

链反应终止型抗氧剂的代表性化合物有酚型和芳胺型。酚型抗氧剂以屏蔽酚(羟基邻位上有较大的空间位阻集团)为主,有单酚、双酚等品种。单酚型抗氧剂用得最多的是2,6-二叔丁基对甲酚,T系列代号为T501,使用温度在100℃以下。常用于汽轮机油、变压器油和液压油。双酚型抗氧剂的代表是,4,4-亚甲基双(2.6-二叔丁基酚)。代号T511,使用温度小于150℃,可用于发动机油。

 

 

胺型抗氧剂的品种有:N-苯基-ɑ萘胺、对-二异辛基二苯胺、烷基化二苯胺、二烷基二苯胺等。胺型抗氧剂的分解温度比酚型高,但成本高、毒性大、易变色生成沉淀物。

 

金属减活剂,顾名思义就是降低金属的活性,以达到减少其催化氧化的能力最终使得油品氧化的进程得到缓解的一种添加剂。其代表性品种:含苯三唑衍生物复合剂,如T551(苯三唑醛-胺缩合物);含噻二唑衍生物复合剂,如T561。

抗氧防腐剂是一种具有抗氧、防腐和抗磨作用的多效添加剂。大致可分为:硫磷型;二烷基二硫代磷酸锌盐(ZDDP)和硫氮型;二烷基二硫代氨基甲酸锌盐(ZDTC)。

 

二烷基二硫代磷酸锌(以下简称ZDDP)是一种典型的抗氧防腐剂,历史悠久应用广泛。历经发展,至今仍被大量使用。由于合金材料在机械制造领域的应用,带来了某些硬质合金较易受到润滑油氧化产生的酸的腐蚀的问题,因此润滑油就需要添加抗氧防腐剂。

 

最初,ZDDP因其属于硫磷系化合物,有很好的分解过氧化物的能力,所以仅被用作抗氧剂。在使用中发现它除了具有抗氧防腐的能力外,还有相当不错的抗磨性。究其机理:ZDDP可在发动机部件表面生成一层含玻璃状磷酸锌保护膜起到抗磨剂的作用,因此ZDDP更多地被用于工作温度相对较高的发动机油。同时也被广泛用于液压油、传动油、齿轮油、润滑脂和其他润滑油中。然而随着对废气排放的要求越来越严苛,车辆尤其是乘用车加装尾气催化转换器越来越普遍,而ZDDP中的磷会使尾气催化转换器中的贵金属中毒失效。因此用于发动机油的ZDDP必须低灰化,且必须降低用量或寻找替代品。

 

ZDDP的结构和种类不同,其性能也大不相同。它的结构差异主要是使用的高级醇不同和碳链R的长短不同。就热稳定性而言,芳基比烷基好,伯醇比仲醇好。就抗磨和水解稳定而言,仲醇比伯醇好。随着碳链R的加长,其摩擦系数逐渐趋小。ZDDP有一个重要指标:PH值,通常要求其PH值大于5,最好大于5.5。下列T系列硫磷型锌盐的国内品种:T202(丁,辛基二硫代磷酸锌)、T203(双辛基二硫代磷酸锌)、T204(伯,仲烷基二硫代磷酸锌)、T205(二烷基苯基二硫代磷酸锌)、T206,(硫磷伯仲烷基锌盐)。

 

ZDTC是另一种多效添加剂,具有抗氧、防腐和抗磨作用。它的耐高温性能比ZDDP好,在合成油中最高能达300℃,但其价高,可与ZDDP复合使用。它的代表产品是,二烷基二硫代氨基甲酸盐。组成该盐的金属可以是锌、镉、铅、锑、钼。其中锌盐具有很好的高温抗氧抗磨性以及金属减活和缓蚀作用,锑盐有较好的抗氧性和极压性。镉盐的极压抗磨好,高温抗氧化性好;铅盐和钼盐的极压性好。非金属盐如二烷基二硫代氨基甲酸酯,也是一种抗磨、极压、抗氧和金属减活剂。下列ZDTC的国内T系列代号:T206(丁基硫代氨基甲酸锌)、T351(二丁基二硫代氨基甲酸钼)、T352(二丁基二硫代氨基甲酸锑)、T353(二丁基二硫代氨基甲酸铅)。后三个品种因为更偏重于极压抗性所以代号为T3XX归入极压抗磨剂系列。

 

 

综上所说,抗氧剂和抗氧防腐剂有其相同之处,更有不同的地方:两者都有抗氧性,前者属于氧化链反应终止剂,后者为过氧化物分解剂;前者的分解温度较低,导致使用温度也低。后者反之。ZDDP类抗氧防腐剂是多功能添加剂,具有抗氧、防腐和抗磨的性能。后者的防腐性能在于它能有效地抑制油品的氧化反应,减少酸性物质的产生,因此减轻了对金属的腐蚀。

 
 

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第十八届中国国际润滑油品及应用技术展览会

 

时间:  2017年9月21日-23日

 

地点:北京中国国际展览中心(北三环东路6号)

 
2017年09月21日—23日
北京 中国国际展览中心(北三环东路6号)

主办单位:中国石化润滑油有限公司 中国石油润滑油公司 中国国际贸易促进委员会上海分会

承办单位:上海国展展览中心有限公司 
协办单位:上海市润滑油品行业协会
参展咨询:021—62951239

 

 

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