国庆中秋放假在家,闲来无事,就将网上搜到的基础油手册英文版粗劣的翻译了一下(如需要英文原文请与我联系)。分享给大家,也请各位指点。同时祝大家中秋快乐!
今天先放第一部分,主要介绍基础油检测的几个重点指标。
2. 基础油的要求
对于基础油来说,不同的应用需要满足不同的要求。基础油不同的特性需要采用不同的测试方法,如ASTM、ISO、DIN和GOST等等。相关的测试方法见文末。
2.1 粘度
油品的粘度对于其冷却和润滑的属性非常重要。粘度越低,冷却的效果越好。温度上升粘度随之下降。粘度随温度的变化比例称之为粘度指数。粘度指数越高,表示温度变化越大,粘度变化越小。
在某些应用领域需要很高的粘度指数。比如车用油,在高温和低温的情况下都需要较好的润滑效果。然而对于冷却效果则需要较低的粘度指数。比如金属加工液或急速冷却液,则需要较低的粘度指数,因为越低粘度,热转换效率越高。粘度(运动粘度)的测试标准是ASTM D445.
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图1、粘度指数
国际通用的运动粘度指数计量单位是厘拖(cSt),相当于mm2/S. 厘拖为国际标准组织ISO采用(见表1)。
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表1、ISO粘度等级(ISO3446)
2.2 粘度和馏程
油品是各种不同分子的混合,各个分子有其不同的馏程。因为各种分子的沸点不同,这就是所谓的馏程。
馏程温度越高(分子量越大),粘度越高。研究发现馏程中50%的中馏点决定了油品的粘度。
2.3 闪点
油品的闪点关乎安全,同时闪点也表示了油品的稳定性。油品中的轻组分决定其闪点极易受到柴汽油等轻质油品影响。闪点就是指油品释放出的气体在空气中燃烧的温度。闪点的测试方法,包括:PM (Pensky Marten)闭口方法 (ASTM D93)和COC (Cleveland 开口)方法,ASTM D92. 采用开口闪点的方法一般比闭口方法的数值高出5-10度。美国等国对于润滑油产品一般采用开口方法测闪点。
2.4 闪点和馏程
闪点是由馏程中低温部分的物质决定的。馏程中5%部分的温度与闪点相关。油品越轻,闪点越低。因此两个油品的粘度相同(50%馏程温度),其闪点可能不同,取决于低温部分馏程曲线的形状不同。
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图2,两种相同粘度的油品,闪点不同。
2.5 低温性能
在低温环境中油品的低温性能非常重要。石蜡基油品中正构烷烃遇冷结晶后,油品的流动性会变差。差示扫描量热仪(DSC)可用于测量正构烷烃。 当到达浊点时(即结晶点),该油品就不是牛顿流体了,其具有了两相体系。
环烷基油品没有正构烷烃。也就是其没有低温流动性的问题。这个特性在很多应用中非常关键。
倾点,即油品可流动的最低温度,的测试方法是ASTM D97。
2.6 油品稳定性
如前所述,油品的稳定性与闪点有关。油品稳定性对于其高温性能非常重要,如有些金属加工液(拉伸和冲压),以及高温润滑脂等。稳定性的测试方法是ASTM D972。测试主要是看在107摄氏度下22小时的蒸发损失量。
2.7 密度
芳烃和环烷烃数量增加,密度也随之增加。有一个标准的计算密度的方法,温度升高或降低一度,密度变化为0.00065。密度的测试方法是ASTM D4052。
2.8 溶解度
溶解度对于某些油品,如润滑脂的生产,非常重要。同时对于油品中溶解抗氧化物和膨胀密封产品非常重要。
粘度比重常数(VGC)是测量溶解度的指标。VGC越高,则油品溶解聚合物、添加剂和抗氧化剂物质的能力越强。VGC可以通过密度和运动粘度两个指数进行计算 (ASTM D2501)。
苯胺点也是油品溶解度的重要指标,即矿物油与等量的苯胺完全溶解的最低温度 (ASTM D611)。苯胺点越低,油品溶解性越好。
过往如需要较好的溶解性,则需要使用炼制程度较低的油品,如芳烃油或者馏份油。由于健康和安全因素,大多数国家禁止使用上述油品。
2.9 芳烃含量
通常有两种方式检测油品的芳烃含量。其一是IR方法,其测量的是油品的芳烃化合物的含量。另一种是ASTM D2140,芳烃化合物在VGC中的含量。
低芳烃油品采用这两种方法测试,其芳烃化合物含量会有所不同。 ASTM D2140方法测得的值较低。
2.10 多环芳烃和其他需要标注的内容
多环芳烃(PAC)的测量采用的方法如IP346、HPLC和GC。其结果也各不相同。因为各种方法测试内容各不相同。因此对各种方法的测试内容必须有较好的认识。
下面简单叙述三种不同的测试方法。
IP 346
IP346的测试方法是用于决定油品是否符合欧盟标准。 标准是3%。
该方法用于检测溶解于二甲基亚砜(DMSO)中的成分。 所有多环芳烃均可溶于DMSO. 同时单环芳烃和环烷烃也均可溶解于DMSO, 特别是上述物质含有杂原子的。因此通过IP 346测试方法获得数值一般高于真正含有的多环芳烃的数值,特别是环烷基基础油。
HPLC
高效液相色谱法(HPLC)是检测多环芳烃的方法之一。该测试方法检测的是相较于一种特定的对照物,如萘或蒽,的物质数量的多极性。
这段理解不了,原文如下,供大家参考:
High performance liquid
chromatography (HPLC) is one of the methods that Nynas uses in-house for
measuring PAC. It measures the quantity of substances that are more polar than
a given marker. The marker used is generally either naphthalene or anthracene.
GC
气象色谱法(GC)与质量分光光度法相结合(GC-MS),可检测单个多环芳烃的数量。从科学的角度来看,该方法是检测多环芳烃最好的方法。但是该方法在老鼠上进行皮肤测试时,无法显示其与皮肤癌的关系。因此采用IP346作为检测致癌性的方法。如果检测结果显示浓度低于3%,则被认为无致癌性,则不需要特别标注。
其他需要标注的内容
美国职业安全和健康局(OSHA)于1985年颁布了有关润滑油危险公示标准(HCS)。该标准规定加氢温度超过华氏800度或者加氢压力超过800psi的,残液无致癌性不需要标注。
2.10 氧化安定性
所有油品均含有少量的空气和氧气,导致油品氧化。所有化学反应,比如氧化反应,温度每升高10摄氏度,反应速度翻倍。也就是说温度每升高10摄氏度,油品寿命减少一半。然而,有些氧化反应只发生在高温情况下。
氧化反应的机制:
1. 生成自由基(因温度升高,UV光线或者机械剪切作用造成);
RH ----> R* + H*
2. 自由基和氧气反应生成过氧化物
R* + O2 ----> RO2 *
3. 过氧化物再反应生成新的自由基、醇、酮、醛和酸
RO2 * + RH ----> ROOH + R*
ROOH ----> RO* + HO*
有两种抗氧剂:自由基和过氧化物稳定剂(radical- and peroxide-catchers)。 自由基稳定剂是给自由基增加氢原子以稳定其结构。酚类和胺类是常用的自由基稳定剂。过氧化物稳定剂将过氧化物分解成更加稳定的化合物,以阻止产生更多的自由基。
自由基稳定剂(酚类和胺类)
RO2 * + XH ----> RO2 H +
X*
过氧化物分解反应(胺类或者硫类)
ROOH + X ----> ROH + XO
白油或者其他绝对纯净的油品,完全没有抑制氧化性的处理流程。其他油品则含有天然的抗氧化物质。
炼制程度不高的油品的氧化安定性较差。传统的石蜡基和环烷基油品的对比中,溶剂法炼制的石蜡基油品与低炼制程度的环烷基油品相当。导致错误认为所有环烷基油品的氧化安定性都不好。
半合成油品,如PAO和高粘度指数油品,在不含添加剂的情况下,其氧化安定性较差。这是因为其油品中所含天然抗氧剂非常少。在油品储运过程中一般会添加少量抗氧剂。 在采用上述产品调制终端产品时,需要添加更多的抗氧剂。
2.11 腐蚀性
检测腐蚀性的最普通的方法是ASTM D130, 或叫做“铜片法”。 即在一定温度下将铜片浸入油品中一段时间,以确定其腐蚀程度。其他方法包括“银片法”,和巯基硫电位滴定法。
2.12 蒸汽乳化
在一些应用中,一些油品遇水会凝结,比如汽轮机油。 基于该油品的化学成分,会产生油包水的乳化现象。检测在无添加剂的情况下油品的油水分离能力就叫做“蒸汽乳化法”IP19/76(1988) 。 根据这种检测方法,需要测定在注入蒸汽的情况下,油从乳化中分离的时间。
最后是所有检验方法汇总:
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