非對(duì)稱受阻酚抗氧劑在壓縮機(jī)油中的應(yīng)用

陳曉偉

摘要：目前礦物油型螺桿壓縮機(jī)使用壽命較短，通常為2000～3000 h，合成型螺桿壓縮機(jī)油壽命通常大于5000 h，但價(jià)格較高，文章以加氫基礎(chǔ)油并加有非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑等多種功能添加劑，研制成功具有良好熱穩(wěn)定性、優(yōu)異氧化安定性和壽命大于6000 h的長(zhǎng)壽命螺桿壓縮機(jī)油。

關(guān)鍵詞：非對(duì)稱型受阻酚；壓縮機(jī)油；長(zhǎng)壽命

中圖分類號(hào)：TE626.37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

壓縮機(jī)油是一種專用潤(rùn)滑油，它主要用于壓縮機(jī)的活塞和氣缸的摩擦部位以及進(jìn)、排氣閥和軸承、聯(lián)桿等傳動(dòng)件的潤(rùn)滑。多年來(lái)，我國(guó)已開發(fā)出使用壽命在3000 h左右的礦物油型壓縮機(jī)油和長(zhǎng)壽命的合成型螺桿壓縮機(jī)油（大于5000h），形成較完整的壓縮機(jī)油系列產(chǎn)品。但是，普通礦物油型螺桿壓縮機(jī)油使用壽命太短，而合成型螺桿壓縮機(jī)油價(jià)格又太昂貴。近年來(lái)，由于基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的發(fā)展，采用加氫法生產(chǎn)的Ⅱ、Ⅲ類加氫基礎(chǔ)油具有芳香烴、硫、氮含量低，氧化安定性、熱穩(wěn)定性、低溫流動(dòng)性好，對(duì)添加劑感受性好等特點(diǎn)，使得采用加氫油生產(chǎn)的潤(rùn)滑油的使用性能大大提高。因此采用加氫油作為基礎(chǔ)油，進(jìn)行科學(xué)、合理的配方體系研究能有效提高壓縮機(jī)油使用壽命。

提高油品壽命的另外一個(gè)途徑是添加抗氧劑?？寡鮿┦菨?rùn)滑油必不可少的添加劑，它的種類很多，主要包括酚型、胺型、酚酯型、硫代酯型、亞磷酸酯型等。其中受阻酚型抗氧劑被廣泛應(yīng)用于壓縮機(jī)油。但是，對(duì)于礦物油型壓縮機(jī)油采用一般的受阻酚型抗氧劑難于滿足長(zhǎng)壽命要求。

非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑是近些年在塑料及聚合物行業(yè)興起的一類新型高效抗氧劑，傳統(tǒng)的受阻酚抗氧劑多是以2，6-叔丁基苯酚為骨架的對(duì)稱型受阻酚結(jié)構(gòu)。70年代以來(lái)，隨著聚合物穩(wěn)定化機(jī)理研究的不斷深入，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)酆衔镏破沸阅芤蟮娜找婵量?，具有較強(qiáng)空間位阻效應(yīng)的對(duì)稱型受阻酚抗氧劑的不足之處愈加明顯。非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑由于其特殊的結(jié)構(gòu)，不僅具備一般受阻酚抗氧劑的特性，而又以其空間位阻效應(yīng)弱、與硫代酯等輔助抗氧劑之間存在氫鍵締合，協(xié)同效果更為顯著等優(yōu)勢(shì)脫穎而出，成為后起之秀，從而彌補(bǔ)了對(duì)稱型受阻酚抗氧劑的不足，目前，在高分子工業(yè)中已商品化的品種有Irganox 245、Cyanox 1790和ADK Stab AO-80等。而將其應(yīng)用于潤(rùn)滑油領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外還鮮見報(bào)道。

1 試驗(yàn)方法和設(shè)備

理化性能測(cè)試采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試儀器及方法，主要是四球試驗(yàn)儀（SH/T 0189、GB/T 12583）、氧化安定性試驗(yàn)儀（PDSC，升溫速度：10℃/min，P=0.5 MPa，進(jìn)氣量：150 mL/min）、銅片腐蝕測(cè)試儀（GB/T 5096）、黏度測(cè)試儀（測(cè)試方法：GB/T 265）、傾點(diǎn)測(cè)試儀（測(cè)試方法：GB/T 3535）、酸值測(cè)試設(shè)備（測(cè)試方法：GB/T 7304）、閃點(diǎn)測(cè)試儀（測(cè)試方法：GB/T 3536）、破乳化試驗(yàn)儀（測(cè)試方法：ASTMD1401）。

2 試驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果

2.1 抗氧劑篩選

非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑一般具有如下結(jié)構(gòu)：

其中：R₁為-CH₃，-CH₂，-H，-S-等，R₂為-（CH3）₃，R₃為直鏈烷基或酯基。

目前常見的非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑為（3一甲基-5-叔丁基-4-羥基苯基）丙酸烷基酯，選取了2種（3-甲基-5-叔丁基-4-羥基苯基）丙酸烷基酯（分別標(biāo)記為FDC1及FDC2），進(jìn)行了抗氧化性能測(cè)試。

采用PDSC（加壓差示掃描量熱卡法）測(cè)定潤(rùn)滑油的氧化安定性具有微量、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，是研究溫度等外界條件對(duì)潤(rùn)滑油氧化安定性影響的一種有力工具。為了考察非對(duì)稱型受阻酚在沒(méi)有其他添加劑影響情況下的抗氧化能力，并與其他受阻酚抗氧劑比較，將抗氧劑分別加入同一種基礎(chǔ)油中，用PDSC法測(cè)定樣品在190℃條件下的氧化誘導(dǎo)期，氧化誘導(dǎo)期越長(zhǎng)，抗氧化效果越好。

在癸二酸二辛酯中分別加入非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑和其他抗氧劑，在60～70℃條件下，攪拌溶解。PDSC試驗(yàn)條件為：樣品量2.000 mg，氧氣壓力5 atm，溫度190℃，測(cè)量氧化誘導(dǎo)期如表1。

從表1可以看出，非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑性能優(yōu)良，抗氧性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于常用的對(duì)稱型受阻酚型抗氧劑，與對(duì)稱型受阻酚型抗氧劑相比，氧化誘導(dǎo)期增加達(dá)到數(shù)倍到數(shù)十倍，其原因可能是其酚羥基鄰位是兩個(gè)不同的取代基，削弱了酚羥基的空間位阻效應(yīng)，彌補(bǔ)了對(duì)稱型受阻酚抗氧劑空間位阻效應(yīng)較強(qiáng)的不足。

由試驗(yàn)結(jié)果確定了采用FDC2抗氧劑，但是僅僅使用一種抗氧劑不可能完全滿足提高油品的氧化安定性的要求，應(yīng)與金屬減活劑復(fù)合使用。金屬減活劑具有優(yōu)良的抗氧化、抑制銅腐蝕及抗磨損等性能，是一種高性能多效添加劑，與酚型、芳胺型抗氧劑復(fù)合使用，有突出的協(xié)合效應(yīng)，可顯著改善油品的抗氧化能力。因此選取了常用的芳胺型抗氧劑和金屬減活劑，以上海高橋石化生產(chǎn)的8號(hào)加氫油為基礎(chǔ)油進(jìn)行復(fù)配，通過(guò)旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)考察其氧化性能，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，采用FDC2抗氧劑的組合氧化安定性明顯優(yōu)于常規(guī)受阻酚型抗氧劑的組合。

通過(guò)上述試驗(yàn)，綜合考慮性能、價(jià)格、劑量等各種因素，確定了由FDC2抗氧劑、一種芳胺型抗氧劑以及一種金屬減活劑的抗氧劑組合，旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)氧化誘導(dǎo)期大于2000 min。

2.2 全配方油品性能測(cè)試

在確定了抗氧劑組合物的基礎(chǔ)上，對(duì)壓縮機(jī)油常用的極壓抗磨劑、破乳劑、抗泡劑、防銹劑、降凝劑等其他功能劑加劑進(jìn)行了篩選工作，最終確定了油品配方，并與國(guó)外某知名公司的復(fù)合劑進(jìn)行了性能對(duì)比，研制配方加劑量0.8%，參考配方加劑量1.0%，結(jié)果見表3。

從表3可以看出，研制油品性能優(yōu)良，主要性能指標(biāo)均優(yōu)于參考油品。

3 結(jié)論

（1）非對(duì)稱型受阻酚抗氧劑可用于壓縮機(jī)油，其性能優(yōu)良，抗氧性能優(yōu)于常用的對(duì)稱型受阻酚型抗氧劑。

（2）研制的壓縮機(jī)油具有潤(rùn)滑性能優(yōu)異，低溫性能優(yōu)良、熱氧化安定性優(yōu)良等特點(diǎn)。并且在保證優(yōu)良性能的前提下添加劑的加劑量低于目前市場(chǎng)上國(guó)外相應(yīng)油品添加劑的加劑量，與國(guó)外添加劑配方的技術(shù)水平相當(dāng)。