分析步驟對油品泡沫性能的影響

金佳佳，朱和菊，隋秀華，鄂紅軍

中國石化潤滑油有限公司北京研究院，北京 100085

分析步驟對油品泡沫性能的影響

金佳佳，朱和菊，隋秀華，鄂紅軍

中國石化潤滑油有限公司北京研究院，北京 100085

選擇步驟A和非步驟A攪拌方式，比較樣品A（SN 10W－40＋復(fù)合抗泡劑組合而成）、B（SN 10W－40）和C（SM／GF－4 5W－30）3種汽油發(fā)動機(jī)油的泡沫性能的檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)樣品A和B的檢測均結(jié)果滿足再現(xiàn)性的規(guī)定，數(shù)據(jù)顯示是否采用步驟A對發(fā)動機(jī)油泡沫傾向性檢測結(jié)果有影響，尤其對改善潤滑油高溫抗泡效果明顯.發(fā)動機(jī)油的泡沫性能需嚴(yán)格按照發(fā)動機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定進(jìn)行檢測，對于采用添加復(fù)合抗泡劑解決高溫抗泡不合格的方案，可在添加抗泡劑前，先采用步驟A檢測油品的高溫泡沫性能，如不合格再添加復(fù)合抗泡劑，在一定程度上也可降低成本.

發(fā)動機(jī)油；泡沫；攪拌速度；影響

0 引言

發(fā)動機(jī)油中出現(xiàn)泡沫主要有兩種可能：一方面在使用過程中，由于受到振蕩、攪拌等因素的影響，使空氣進(jìn)入到發(fā)動機(jī)油形成氣泡，油品氣泡的傾向性和穩(wěn)定性不同，與計量時不同的時間周期有關(guān)；另一方面當(dāng)發(fā)動機(jī)油中含有過量水分并夾雜有氣泡時，發(fā)動機(jī)油會被乳化，在使用時易產(chǎn)生白色泡沫.發(fā)動機(jī)油中泡沫若不及時解決，將會造成油箱的散熱差、油品氧化加劇、油品潤滑性能性能下降、發(fā)動機(jī)機(jī)械故障等一系列不良的影響.因此了解影響潤滑油泡沫性能的因素，對潤滑油的研發(fā)和生產(chǎn)有著重要意義和價值.

消除泡沫的方法主要有物理消泡法、化學(xué)消泡法等三種［1］.王寧［2］從功能添加劑、油品調(diào)合溫度、基礎(chǔ)油餾分組成、抗泡劑復(fù)合比例等方面分別考察了對油品泡沫特性的影響.本實驗重點(diǎn)考察了攪拌速度對SN 10W－40和SM／GF－4 5W－30油品泡沫性能的影響，通過比較數(shù)據(jù)來確定高速攪拌方式對油品泡沫性能是否有影響.

1 發(fā)動機(jī)油規(guī)格對油品泡沫性能的要求

為了保證發(fā)動機(jī)油能夠在內(nèi)燃機(jī)中發(fā)揮正常的作用，美國石油協(xié)會（API）、美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會（SAC）等組織分別對發(fā)動機(jī)油的泡沫性能做出了嚴(yán)格限制，表1和表2分別是API和SAC對汽油機(jī)油泡沫性能的要求；表3和表4分別是ASTM和SAC對柴油機(jī)油泡沫性能的要求.

從表1和表2可知，API1509、SAC中要求SG、GF－1及其以上質(zhì)量規(guī)格的汽油機(jī)油的泡沫特性和SM、SN、SM／GF－4、SN、GF－5等規(guī)格的高溫泡沫特性測試時需首先選擇步驟A試驗；對于SH、GF－1、SJ、GF－2、SL／GF－3等質(zhì)量規(guī)格的汽油機(jī)油在150℃時可選擇步驟A以外的攪拌方式.

從表3和表4可知，一般情況下柴油機(jī)油的泡沫特性不允許選擇步驟A，對于存儲兩星期以上的樣品選擇步驟A.

綜上所述，所有質(zhì)量規(guī)格的汽油機(jī)油的泡沫特性測試需首先選擇步驟A，SM、SN、SM／GF－4、SN／GF－5等質(zhì)量規(guī)格的高溫泡沫特性測試也需首先選擇步驟A；存儲兩個星期以上的柴油機(jī)油樣品均需選擇步驟A.

2 試驗方法和攪拌方式

2.1 試驗方法

潤滑油抗泡沫性能的測定是按照美國試驗與材料協(xié)會ASTM D892標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行的，在我國相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為GB／T 12579（潤滑油泡沫特性測定法）.方法的概要為：將一定空氣通入油內(nèi)5 min，然后靜置10 min，分別測量這兩個時間終了時的泡沫體積.在規(guī)定的不同溫度下，測出潤滑油的泡沫體積，用來描述被測油品在不同溫度下的泡沫傾向和泡沫穩(wěn)定性.潤滑油高溫泡沫性能測定方法與之相似，靜置時間為1 min，試驗方法SH／T 0722對應(yīng)于ASTM D6082.

表1 API 1509（2010）對汽油機(jī)油泡沫性能的要求Table 1 API 1509（2010）requirements for the foaming performance of gasoline engine oil

表2 GB/T 11121-2006對汽油機(jī)油泡沫性能的要求Table 2 GB/T 11121-2006 requirements for the foaming performance of gasoline engine oil

表3 ASTM4485（2010）對柴油機(jī)油泡沫性能的要求Table 3 ASTM4485（2010）requirements for the foaming performance of diesel engine oil

本實驗試驗樣品的泡沫特性和高溫泡沫特性分別按GB／T 12579和SH／T 0722進(jìn)行測定.

表4 GB/T 11122-2006對柴油機(jī)油泡沫性能的要求Table 4 GB/T 11122-2006 requirements for the foaming performance of diesel engine oil

2.2 攪拌方式

選擇步驟A攪拌詳情如下：清洗容量為1 L的容器和高速攪拌器（攪拌容量為1 L，攪拌速度可達(dá)到（22000±2 000）r／min），劇烈搖動試樣1 min，將500 mL試樣倒入容器，并將容器蓋上，在（22 000± 2 000）r／min速度下攪拌試樣1 min.由于在此攪拌過程中，大量空氣以夾帶氣泡的形式存在，因此需要在（24±3）℃下靜置，直到夾帶的氣泡分散，且油溫達(dá)到（24±30）℃.攪拌后3 h內(nèi)，繼續(xù)試驗.

GB／T 12579潤滑油泡沫特性測定法中樣品攪拌方式有以下兩種：（1）不經(jīng)機(jī)械搖動或攪拌；（2）對于存儲在兩個星期以上的樣品，選擇步驟A.SH／T 0722潤滑油高溫泡沫特性測定法中樣品攪拌方式有以下3種：（1）潤滑劑規(guī)格中要求用步驟A攪拌時，選擇步驟A；（2）劇烈搖動試驗容器1 min，取約200 mL試樣倒入400 mL燒杯中.用攪拌器在（500±100）r/min下攪拌試樣（60±10）s；（3）不進(jìn)行攪拌.

本實驗對樣品的攪拌方式規(guī)定如下：采用步驟A；用攪拌器在（500±100）r／min下攪拌，記為非步驟A.

3 試驗樣品

試驗室調(diào)配SN 10W－40和SM／GF－4 5W－30汽油機(jī)油，取少許SN 10W－40汽油機(jī)油加入適量抗泡劑，經(jīng)攪拌（非步驟A）后記為樣品A.另取少許SN 10W－40汽油機(jī)油記為樣品B；SM／GF－4 5W－30汽油機(jī)油記為樣品C.

4 結(jié)果與討論

樣品A、B和C的泡沫性能分別在中國石化潤滑油有限公司（簡稱“長城潤滑油”）和石油化工科學(xué)研究院（簡稱“石科院”）進(jìn)行分析，檢測結(jié)果如表5所示.

表5 樣品A、B和C泡沫性能檢測結(jié)果Table 5 Results of foaming performance of sample A,B and C

a.比較同種樣品采用非步驟A時泡沫性能的檢測結(jié)果.由表5可以看出，對于樣品A、B、C，長城潤滑油和石科院的檢測結(jié)果在泡沫穩(wěn)定性上完全一樣，結(jié)果都為0 ml；泡沫傾向性有差異，對于同一樣品，較為普遍的是石科院檢測結(jié)果大于長城潤滑油檢測結(jié)果，相差基本10 mL左右（樣品A在150℃時檢測結(jié)果相差5 mL）.

b.比較同種樣品采用步驟A／非步驟A（均由石科院檢測）時泡沫性能的檢測結(jié)果.對于同一個樣品，采用步驟A／非步驟A時泡沫穩(wěn)定性結(jié)果相同，傾向性結(jié)果差異較大；采用步驟A時其泡沫傾向性結(jié)果均優(yōu)于采用非步驟A時的結(jié)果，其中又以150℃時的泡沫傾向性結(jié)果差異最為明顯，樣品A、B和C差值分別為35 mL、40 mL、30 mL.

c.比較樣品A和B泡沫性能的檢測結(jié)果.采用非步驟A時，由長城潤滑油檢測的樣品A和B的泡沫性能結(jié)果完全一樣，由石科院檢測的樣品A和B的泡沫性能結(jié)果除在150℃時略有差異外，其他溫度下檢測結(jié)果完全一樣；采用步驟A時，由石科院檢測的樣品A和B的泡沫性能結(jié)果完全一樣.

在GB／T 12579標(biāo)準(zhǔn)中，試驗結(jié)果的再現(xiàn)性（R）規(guī)定如下，不同的操作者，在不同的試驗室對同一試樣得到的兩個獨(dú)立的試驗結(jié)果之差不能超過式（1）和（2）的值.

式中：X——兩個測定結(jié)果的平均值，mL.

在SH／T 0722標(biāo)準(zhǔn)中，泡沫傾向性（5 min）的再現(xiàn)性和范圍分別為8．2X0．5和8～440，其中，X為兩次測定結(jié)果的平均值.對同一樣品測定得到的兩個結(jié)果之差不能超過以上數(shù)值.

根據(jù)公式（1）、（2）和SH／T 0722標(biāo)準(zhǔn)中泡沫傾向性的再現(xiàn)性規(guī)定，樣品A和B再現(xiàn)性計算結(jié)果分別如下：

從樣品A和B的再現(xiàn)性計算結(jié)果可知，樣品A和B在兩家單位的檢測結(jié)果滿足GB／T 12579和SH／T 0722中有關(guān)再現(xiàn)性的規(guī)定.從以上分析不難得出：是否采用步驟A對潤滑油泡沫傾向性檢測結(jié)果有影響；尤其是潤滑油高溫泡沫傾向性檢測結(jié)果的影響較為明顯；采用步驟A后潤滑油的高溫抗泡結(jié)果明顯得以改善.關(guān)于選擇步驟A和步驟A以外的攪拌方式對油品泡沫性能（傾向性）的影響，目前分析報道的較少，張揚(yáng)［3］等分別采取實驗室小調(diào)、脈沖調(diào)合、傳統(tǒng)機(jī)械攪拌調(diào)合CD 15W－40柴油機(jī)油，發(fā)現(xiàn)除100℃運(yùn)動黏度有所差別外，其他分析數(shù)據(jù)基本相近.油品中大多數(shù)添加劑屬于表面活性劑，它們的存在導(dǎo)致油品的泡沫性能變差［2］，但是在高速攪拌由于攪拌激烈，效率高，因而添加劑的混合均勻性可能會更好，油品表現(xiàn)出更好的抗泡性能.

5 結(jié)語

采用步驟A攪拌對潤滑油泡沫傾向性檢測結(jié)果有明顯影響，尤其是高溫泡沫結(jié)果得以改善；從潤滑油標(biāo)準(zhǔn)本身出發(fā)，API 1509中明確規(guī)定了SG及其以上規(guī)格的潤滑油泡沫特性和SM、SN、SM／GF－4、SN／GF－5等規(guī)格的高溫泡沫特性要求采用步驟A進(jìn)行試驗.本著產(chǎn)品質(zhì)量為先的準(zhǔn)則，各潤滑油公司需采用步驟A對相應(yīng)規(guī)格的發(fā)動機(jī)油產(chǎn)品進(jìn)行泡沫檢測，尤其是高溫泡沫特性的檢測；對于采用添加復(fù)合抗泡劑解決高溫抗泡不合格的方案，可在添加抗泡劑前，先采用步驟A檢測油品的高溫泡沫性能，如不合格再添加復(fù)合抗泡劑，此舉在一定程度上也可降低成本.

致謝

感謝中國石化潤滑油有限公司北京研究院提供的研究平臺！

［1］張景河．現(xiàn)代潤滑油與燃料添加劑［M］．北京：中國石化出版社，1991.

ZHANG Jing－h(huán)e．Modern lubricating oil and fuel additives［M］．Beijing：China Petrochemical Press，1991．（in Chinese）

［2］王寧，朱元琪．潤滑油泡沫性能的研究［J］．石油煉制與化工，2000，31（3）：9－12．

WANG Ning，ZHU Yuan－qi．Research on foaming performance of lube oil［J］．Petroleum Processing and Petrochemicals，2000，31（3）：9－12．（in Chinese）

［3］張揚(yáng)，王巖峰，孫永，等．淺析溫度和攪拌對潤滑油質(zhì)量的影響［J］．科技致富向?qū)В?012（11）：35．

ZHANG Yang，WANG Yan－feng，SUN Yong，et al．Analysis of temperature and agitation on the quality of the lubricating oil effect［J］．Guide of Sci-tech Magaxine，2012（11）：35．（in Chinese）

Effect of stirring speed on foaming performance of SM／GF－45W－30 and SN 10W－40

JIN Jia－jia，ZhU He－ju，SUI Xiu－h(huán)ua，E Hong－jun
Sinopec Lubricant Company Beijing Research Institute，Beijing 10085

Through different stirring methods-option A and no option A,the test results of foaming performance of sample A（SN 10W-40+antifoaming agent）,B（SN 10W-40）,and C（SM/GF-4 5W-30）were compared between Research Institute of Petroleum Processing and Sinopec Lubricant Company Beijing Research Institute,which demonstrates that sample A and sample B meet the rules of the reproducibility.The data show that adopting option A has an effect on engine oil foaming performance，especially on high-temperature foaming performance.The results are improved significantly after choosing option A.The foaming properties of engine oils should be test according to the provisions of the standards.Under the circumstances that need antifoaming agents to improve high-temperature foaming performance,option A can be used before adding antifoaming agents,which reduces the production cost.

engine oil;foaming performance;stirring speed;effect

TE626.32

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.06.007

1674－2869（2015）06－0031－05

本文編輯：張瑞

2015－05－08

金佳佳（1984－），男，安徽池州人，工程師，碩士．研究方向：內(nèi)燃機(jī)油產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用．*通信聯(lián)系人