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加大硼酸盐添加剂研发推广力度是实现油剂节能减排转型的快捷途径

作者:青岛索孚润来源:原创 浏览次数: 日期:2015-12-28

    随着我国汽车工业跨跃式发展和动力机械不断更新,润滑油剂也发展迅猛。对改善机械摩擦学性能,节省石油和金属资源,减轻大气和水土污染,构建陆空河海立体交通体系,实现大功率、高速度、重载荷、长距离、更快捷、更舒适的交通运输现代化,推动经济和社会快速均衡持续发展,满足人民物质精神生活新需要,做出了历史性重大贡献。

 

    但本世纪以来,我们越来越清楚地看到,人类在发展经济、享受文明过程,过早地耗掉了石油资源,过快地恶化了生态环境,过多地引发出自然灾难。迫使我们不得不思考一个严肃的问题:继续照现在这样走下去,人类在地球上究竟还能延续多久?当今人类创造的文明与辉煌会不会也像古巴比伦和玛雅文明那样,由于环境遭到破坏而在盛极一时之后,湮灭于荒漠或大海之中。当我们站在这个高度重新审视润滑油剂现状时,便不难看到还有不少节能减排问题亟待解决。

 

一、当前需解决的主要问题:

 

        1、内燃机油低硫无磷化进展速度缓慢,汽车尾气污染日趋严重。这个问题如不迅速解决,到2020年我们就有可能需要背着氧气瓶上街。

 

        2、以硫磷为主剂的齿轮油,亟待向低硫磷高氮硼型第四代齿轮油升级。1984年日本学者发现,硫化烯烃含活性硫很高,使齿轮的点蚀寿命降到基础油的55%。还存在齿轮箱油温高,氧化变质快,换油周期短,冷起动阻力大,燃油消耗多,臭气冲天,带动碳排放增长,严重污染环境等问题。

 

        3、短链氯化石蜡既使人致癌,又破坏生态环境,应当抓紧改进和替代。欧盟和美国都有法规限制生产、进口、加工、分销、出口和使用。而在我国却畅通无阻地被大量用于齿轮油、金属加工油、阻燃剂和增塑剂,甚至还被当成抗磨剂掺入发动机养护品提高卖点,这不能不令人感到惊奇。

 

        4、对大量流入市场的非标劣质基础油,应制订技术条件加以检控,以便尽快扭转我国润滑油市场性价比混乱,伪劣假冒油品猖獗,损坏动力机械,浪费石油资源,污染生态环境,节能减排雪上加霜的现象。

 

        5、节能润滑油推广得不普遍,燃油浪费较严重。单级油,大粘度油,不加摩擦改进剂的润滑油不大量存在,浪费了很多宝贵的石油和电力资源,同时也加重了环境污染。

 

    为此,需要尽快找到节能环保的化合物替代磷、硫、氯有毒有害添加剂。硼酸盐自上世纪被国外应用已有近40年历史,据中外著作介绍大体可得出以下结论:它是迄今为止我们已知的润滑油添加剂中唯一同时具备优异极压抗磨减摩性、抗氧抗腐性、清净分散性、无毒无味安全性、节能减排环保性、与其他油剂兼容性、密封材料适应性、凈化系统耐久性、资源丰富成本低的润滑油添加剂。

 

二、硼酸盐主要特点:

 

        1、抗磨性能好,可延长机械使用寿命一倍以上。油膜厚度是硫磷剂的10-20倍,负荷同在784N时的磨斑直径比同级别硫磷剂内燃机油减小52.7%

 

        2、承载能力强,可防止烧结事故。加入硼酸盐的SAE90齿轮油烧结负荷是硫/磷系极压剂的2倍。

 

        3、摩擦系数低,可调制节能润滑油。硼酸盐剂调制的油摩擦系数小到0.05-0.06之间。在内燃机油中节省燃油0.4%-4%,加入齿轮油中节能1.0%-6.0%,比有机钼节油率(0.6%-0.8%)提高两倍。[3]

 

        4、粘度越小抗磨、抗烧结性能越好。硫磷剂40℃粘度低于200mm2/s以后抗磨性和负载能力急剧下降,而硼剂油粘度越小,抗磨抗烧结性能越好。可充分利用低粘度基础油资源,开发低粘度、高指数节能润滑油。

 

        5、抗氧化温度高,可减少积炭、胶质和油泥。硼酸盐齿轮油的抗氧化性能比硫磷齿轮油高好几倍。硫磷型齿轮油使用温度上限仅为130℃,而硼酸盐齿轮油到150℃并不产生油泥和胶质。

 

        6、平衡油温低,换油周期长。硼酸盐能使低粘度的油有更好的极压抗磨性、减摩性、流动性及散热性,使后桥齿轮油温从95℃降至60℃,变速箱油温从110℃降至80℃,氧化变缓,换油里程内燃机油达2.5万公里,车辆齿轮油近10万公里。

 

        7、摩擦过程不会造成双牺牲,能延长机械和添加剂使用寿命。硫、磷、氯剂靠摩擦热化学反应,不断牺牲金属表层和添加剂,换取暂时的极压抗磨性能。硼酸盐基本不和金属发生化学反应,是靠硼原子外层电子轨道空穴形成的引力,吸附沉积在摩擦副上起极压抗磨减摩作用,一旦被机械剪切下来,很快会通过电泳再吸附上去,极少消耗金属和添加剂。

 

       8、有极好的清净分散性,能及时清除积炭、胶质和油泥。实验证明,硼酸钙不但具有优良的极压、抗磨、抗氧、防锈性能,还有很好的清净分散性。[4]

 

       9、抗高速冲击负荷能力强,耐低速高扭矩效果也很好。在四代齿轮油极压抗磨剂中,硫铅剂低速高扭矩性能很好,高速冲击负荷下性能不好;硫磷锌剂(ZDDP)高速冲击负荷下性能勉强,低速高扭矩下性能不好;硫磷剂高速冲击负荷下性能很好,低速高扭矩下性能很差;唯独硼酸盐无论高速冲击负荷还是低速高扭矩下性能都很好。[56]

 

       10、防腐蚀的金属范围广,温度范围宽。硼酸盐对碳钢、硼钢、铸铁、铸铝及铬镍钼合金等,都有很好的抗磨损、抗腐蚀性能,而且在高温和低温下都如此。而硫、磷、氯剂对不同金属在不同温度下,抗磨性和防腐蚀性能好坏不一,差别很大。

 

       11、对密封材料适应性强,漏油泄压事故少。硼酸盐润滑油对橡胶、塑料等轴封、油封材料既无腐蚀,也不过度溶胀,能防止软化、硬化和龟裂,减少停机检修换件时间和费用。[7]

 

       12、无毒无异味,是理想的环境友好产品。目前内燃机油用的 ZDDP抗氧抗腐剂含磷,阻碍高端节能减排内燃机油的推广,严重妨碍三效转换装置发挥废气净化作用,还使监测空燃比的氧气传感器失灵。采用硼酸盐配入其它添加剂,可调制系列无磷低硫汽油机油和多种其他环保润滑油。

 

       13、兼容性好,适用范围广。硼酸钙添加剂是一种无异味、颜色浅、粘度低、闪点高、无沉淀的透明油状液体。与各类基础油及各种添加剂都有很好的兼容性,与多数油剂具有协同增效作用,可广泛应用于各种润滑油脂、油液中。

 

       14、加剂量小功能全,资源丰富成本低。在过去10年间,内燃机油加剂量(不含增粘、降凝剂)能从10%-12%降至5%-9%,主要靠技术和配方创新,即对单剂多效性的选择和对复剂协同性的优化。硼酸盐就是一种功能最齐全,藏量很丰富,成本比较低,加量比较少,作用却很大的多效添加剂,选择它至少可降低油剂成本5%-20%

 

三、硼酸盐当前能解决的问题

 

        1.、加入内燃机油,减少或替代ZDDP,实现内燃机油低硫无磷或低硫低磷化。

 

    2、加入车辆和工业齿轮油,可减少或替代硫化烯烃,减轻腐蚀,延长齿轮点蚀寿命,改善低速高扭矩工况,提高齿轮传达效率,降低齿轮油温,延长换油里程,明显节省燃油和电能,减轻硫氧化物对环境的污染和碳的增排作用。

 

    3、加入氯化石蜡系列油剂,减少致癌组分,减轻氯对生态环境的严重破坏,通过与其他添加剂的性能化配伍,在提高成本不多的情况下,逐步替代短链氯化石蜡。

 

    4、加入非标基础油,在每吨基础油提高约200-300元成本的前提下,改善其多项性能,通过几种基础油勾兑和加增粘剂、降凝剂,使之靠近各种常用油粘度级别,降低中小民企调油的技术难度,防止大量低劣成品油流入市场带来的各种危害。

 

    5、利用硼酸盐在低粘度油中有更好极压抗磨性能的独有特点,通过减摩性优化,可大力推广低粘度、高指数、低摩擦、长寿命的节能环保润滑油,既减轻污染,又缓和我国燃油紧张局面。

 

四、硼酸盐资源丰富

 

    硼酸盐是天然或人工合成的无机盐,其天然资源相当丰富,以三氧化二硼(B2O3)计,全球探明储量二亿七千万吨。我国储量仅次于美国、土耳其和俄罗斯位居世界第四,分布于辽、吉等13省。这些硼化物主要是天然硼砂、硬硼钙石、硼镁石和硅硼钙石等,已加工的产品60多种,广泛应用于冶金、机械、建材、化工、电子、能源、医疗、国防和农林等领域。

 

    作为硼酸盐,除硼砂外主要靠硼酸与碱金属或碱土金属氢氧化物人工合成,目前工业品有硼酸钾、钠、钙、钡、镁、铝、锌等,也有所对应的偏硼酸盐。按其在水中不同溶解度,分为不抗水解的和抗水解的。硼酸钾、硼酸钠和偏硼酸钾、偏硼酸钠,虽然不抗水解但采用合适的工艺制成的润滑油添加剂,不但有优异的极压抗磨性能,也有非常广泛的用途。仅仅是在接触水和要求定期排水的机械设备中应用受到不同程度的限制。这种不抗水解的硼酸盐如果用到乳状液或微乳液中,其性效并不比抗水解的硼酸盐差。而抗水解的硼酸钙等硼酸盐,则有更宽广的应用领域。

 

    硼酸盐的制造有现成的工业品,价格也不高。但制成硼酸盐润滑剂就不那么简单了。关键是选用何种硼酸盐,采用何种制造工艺及与何种现有添加剂配伍。目前国内对硼酸盐的选择主要是硼酸钾、偏硼酸钾、硼酸钠、偏硼酸钠、硼酸钙和偏硼酸钙。制造硼系极压、抗磨、减摩剂的方法主要有:A乳化脱水法;B化学反应法;C溶剂沉降法;D气流粉碎法;E纳米分散法;F有机酸中和法;G有机胺中和法等。当然,还有一些属于专有技术、暂时保密的其他方法。总之,笔者相信只要对硼酸盐的应用很重视,经过大胆技术和配方创新,一定还会创造出更多更好的其他制造方法。

 

   

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该资讯的关键词为:硼酸盐润滑油添加剂