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石油添加剂
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磷、磷酸酯与载荷添加剂(三)

2017-11-06 09:45:13

通常情况下,在各类型的磷酸酯中,如果分子内所含的“极性基团”数量多,则其活性就大,作为添加剂使用在极压抗磨性能表现方面就优异,随之而来的问题是它的腐蚀能力就强,以及与基础油的配伍性差。于是人们想出了各种方法,来降低对我们来说是负面的影响,并且不会过多影响我们需要的性能。典型如T307T308B等,T307是通过加长分子主链的长度,将活性基团再酯化成为“复”酯,T308B是脂肪胺对于酸性物质的钝化作用并利用脂肪胺本身的减摩作用来提升磷酸酯的多效性能。当然,T308B,也是惠华石油添加剂公司所独有之产品。

膦酸酯的P- C键与磷酸酯的P- O键相比,前者更容易断裂,从而膦酸酯的P元素更易于吸附在金属表面进行反应,生成磷酸盐形式的表面膜,起到抗磨作用。比如:

   

与传统抗磨添加剂相比,在高温、高速条件下,显示了极好的抗磨性。

在工业润滑油品中,可用的摩擦改进剂或者叫减摩剂,种类繁多,这其中,已经商品化的T451以及T451A是个不错的选择,而T451就是一个膦酸酯。

借着膦酸酯的P- C键与磷酸酯的P- O键的这个话题,多说几句。

1-羟基乙叉-1,1-二膦酸(二辛)酯,一个典型的多活性中心的膦酸酯:


作为膦酸酯,它具有抗氧防垢之性能,同时,它也显示出了优良的极压抗磨性能。多活性中心,说明分子的极性是强的。我们先看它在基础油中,体系的表面张力情况:

油样

A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

表面张力

mN/m

27.6

16.9

15.1

14.2

10.7

10.9

8.9

校正表面张力

mN/m

25.2

14.9

13.2

12.4

9.2

9.3

7.6

该添加剂加入到油中,会显著降低体系的表面张力,并随着浓度的增加,表面张力变小,这说明油样的吸附能力和浸润能力增强,应用于摩擦副之间时形成油膜的能力增强,极压抗磨性也相应变好。

如果以四球试验的数据来看,也是验证了上述说法:

油样

A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

PB/N

539

1176

1470

1470

1470

1470

1470

PD/N

863

1960

1960

2450

1960

1960

2450

ZMZ/N

168.0

407.5

501.5

518.0

502.5

503.4

522.4

D/mm

0.69

0.54

0.51

0.51

0.51

0.51

0.54

实际情况是,不论是磷酸酯还是膦酸酯,它们与金属离子都具有一定的相亲性,与金属离子形成螯合物形式的结合体,减少对氧化反应的催化作用。如果让思绪飞一会儿,从这里,我们也可以明白我国在研制原子弹的过程中为什么以萃取的方法来提取核燃料,也会明白为什么当时的中科院有机化学研究所的有机磷尤其是磷酸酯的研究成了气候,对化学界的泰斗级人物徐光宪、袁承业等前辈的敬意油然而生。

下节,我们会接触到熟知的ZDDP ,以及可能许多人还不太明白,或者是被忽略了的酯类合成油与ZDDP的关系。

(待续)


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