YH-15航空液壓油與RP-3航空煤油混合油液的檢測研究

摘 "要：分析YH-15航空液壓油和RP-3航空煤油混合油液的紅外光譜吸光度比值R1460/1731及運(yùn)動粘度γ50與RP-3的體積分?jǐn)?shù)φ的定量關(guān)系。結(jié)果表明，隨著混合油液中RP-3含量增多，R1460/1731逐漸增大，但是非線性的，定量關(guān)系為R1460/1731=1.87+1.46×φ/（100-φ）。隨著混合油液中RP-3含量增多，γ50逐漸減小，也是非線性的，呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系γ50=14.7×exp（-x/52.18）-1.5。通過測定吸光度比R1460/1731和運(yùn)動粘度γ50相結(jié)合的方法，可以為YH-15航空液壓油和RP-3航空煤油混合油液檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：YH-15航空液壓油；RP-3航空煤油；傅里葉變換紅外光譜；R1460/1731；運(yùn)動粘度

中圖分類號：TG157 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2025）10-0048-04

Abstract： The quantitative relationship between the infrared spectral absorbance ratio R1460/1731 and the kinematic viscosity γ50 and the volume fraction φ of RP-3 for the mixed oil of YH-15 aviation hydraulic oil and RP-3 aviation kerosene was analyzed. The results show that with the increase of RP-3 content in the mixed oil， R1460/1731 gradually increases， but the quantitative relationship is non-linear R1460/1731=1.87+1.46×φ/（100-φ）. As the content of RP-3 in the mixed oil increases， γ50 gradually decreases， which is also nonlinear and shows an exponential function relationship： γ50=14.7×exp（-x/52.18）-1.5. The combination of measuring the absorbance ratio R1460/1731 and the kinematic viscosity γ50 can provide a reference for the testing of YH-15 aviation hydraulic oil and RP-3 aviation kerosene mixed oil.

Keywords： YH-15 aviation hydraulic fluid; RP-3 aviation kerosene; Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）; R1460/1731; kinematic viscosity

YH-15航空液壓油是以聚烯烴礦物油為基礎(chǔ)油，添加適量聚酯類物質(zhì)及抗氧劑、抗磨劑、抗泡劑和蘇丹紅等調(diào)和而成，是用于飛機(jī)液壓系統(tǒng)的一種特殊油品，起著能量傳遞、潤滑、冷卻、密封、防銹和排污的作用[1-3]。RP-3航空煤油由單一的直餾組分與精制組分混合組成，具有熱值高、積碳量少、低溫性能優(yōu)異以及潔凈度高等特點(diǎn)，是噴氣式航空發(fā)動機(jī)的廣泛使用的石油烴燃料[4-5]。

實(shí)際工程應(yīng)用時，由于工作失誤存在YH-15液壓油和RP-3煤油有發(fā)生混合的可能，筆者就親歷過。但由于YH-15液壓油和RP-3基礎(chǔ)油均為烴類油，分子主鏈結(jié)構(gòu)基本一致，無法通過常規(guī)的紅外光譜定性分析鑒別。關(guān)于石油類混合油液的鑒別，目前研究較少。孔德明等[6]利用三維熒光光譜技術(shù)對混合油液進(jìn)行油種成分檢測。本文分析了YH-15液壓油和RP-3煤油混合油液的紅外吸光度比值R1460/1731及運(yùn)動粘度γ50與RP-3體積分?jǐn)?shù)φ的定量關(guān)系。研究了通過紅外光譜定量分析和運(yùn)動粘度分析相結(jié)合的方法，檢測YH-15液壓油和RP-3混合油液。

1 "試驗(yàn)過程與方法

1.1 "試驗(yàn)材料

YH-15航空液壓油、RP-3航空煤油，成品購置。使用滴定管，按照表1制備不同混合比例的混合油液樣品，不停攪動使油液充分混合。各混合比例的油液外觀，如圖1所示。

表1 "混合溶液比例

1.2 "紅外光譜測試

使用Nicolet IS50型傅里葉變換紅外光譜儀對油液試樣進(jìn)行紅外光譜測試，液膜法制樣。窗片選擇KBr晶片，試驗(yàn)參數(shù)：波數(shù)范圍600～4 000 cm-1、分辨率4 cm-1、掃描次數(shù)32次。

定量分析時，在吸光度光譜下進(jìn)行，采用兩點(diǎn)基線峰高法測定特征峰的吸光度。由于FTIR光譜儀的吸光度存在非線性問題，分析譜帶吸光度要控制在0.3～0.8，如基線能準(zhǔn)確確定可稍低點(diǎn)，多組分樣品測試時，可適當(dāng)超出，但要避免高于1.5。

1.3 "運(yùn)動粘度測試

按照GB/T 265—1988《石油產(chǎn)品運(yùn)動粘度測定法和動力粘度計算法》標(biāo)準(zhǔn)，毛細(xì)管內(nèi)徑選擇0.6 mm，測定各油液樣品50 ℃下的運(yùn)動粘度γ50。

2 "結(jié)果與討論

2.1 "紅外光譜定性分析

YH-15航空液壓油的紅外光譜圖如圖2所示。其中，3 649 cm-1處的苯酚-OH鍵的伸縮振動峰，是油液中抗氧劑（DBPC）的特征吸收峰[7]；1 731 cm-1處的酯羰基C=O伸縮振動吸收峰、1 152 cm-1和1 240 cm-1處的C-O-C伸縮振動吸收峰，是油液中添加的酯類物質(zhì)的特征吸收峰；1 460 cm-1處的-CH2彎曲振動吸收峰、1 377 cm-1處的-CH3彎曲振動吸收峰、969 cm-1處的（反式1，4）-CH＝CH2-面外變形吸收峰，是油液中基礎(chǔ)油主鏈上分子結(jié)構(gòu)的吸收峰，雖然各種添加劑分子結(jié)構(gòu)中也含有-CH3、-CH2，但由于含量少實(shí)際工程應(yīng)用時可忽略不計。

RP-3航空煤油的紅外光譜如圖3所示。油液基礎(chǔ)油為飽和的烴類油，因此光譜中僅含有-CH3和-CH2的特征振動吸收峰。

根據(jù)紅外光譜可以方便地定性鑒別出YH-15液壓油和RP-3煤油，但由于兩者的分子主鏈結(jié)構(gòu)一致，特征吸收峰位置一致，若2種油液發(fā)生混合，無法通過紅外光譜定性分析開展鑒別，就需要進(jìn)一步開展紅外光譜定量分析。

2.2 "紅外光譜定量分析

紅外光譜定量分析的理論依據(jù)是朗伯-比耳定律，即一束光通過樣品時，任一波長光的吸光度與樣品中各組分的濃度成正比，與光程長（樣品厚度）呈正比[8]。

式中：A（λ）和T（λ）分別表示在波數(shù)λ處的吸光度和透射率；a（λ）表示在波數(shù)λ處的吸光度系數(shù)；b表示光程長（樣品厚度）；c表示樣品濃度。

紅外光譜的吸光度具有加和性，對于N個組分的混合樣品，在波數(shù)（λ）處的總吸光度為

一般開展紅外光譜定量分析，都是選取相互獨(dú)立的特征吸收峰，進(jìn)行定量分析。而對于本研究2種油液基礎(chǔ)油分子結(jié)構(gòu)基本一致，不存在獨(dú)立的特征吸收峰，但YH-15液壓油中酯類添加劑的酯羰基C=O與烴類油主鏈的亞甲基-CH2相互獨(dú)立，可以選作特征吸收峰。

YH-15液壓油和RP-3煤油混合油液，樣品濃度可以近似簡化為c15#+cRP3=100%，樣品厚度b相同，吸光度系數(shù)又均為常數(shù)，因此混合油液吸光度比R1460/1731可簡化為

吸光度比R1460/1731與混合油液中RP-3含量呈非線性函數(shù)關(guān)系。

測定C=O吸收峰強(qiáng)度時，基線范圍在（1 800～1 650）cm-1，讀取1 731 cm-1附近的峰強(qiáng)A1731；測定

-CH2吸收峰強(qiáng)度時，在（1 590～1 410）cm-1范圍取基線，讀取1 460 cm-1的峰強(qiáng)A1460。將A1731進(jìn)行歸一處理化后，不同RP-3含量混合油液的A1460分布情況，如圖4所示。

混合油液中RP-3體積分?jǐn)?shù)φ與吸光度比值R1460/1731的關(guān)系如圖5所示。隨著體積分?jǐn)?shù)φ的增大，R1460/1731逐漸增大，呈非線性。前期隨著φ的增大，R1460/1731增長速率較慢，當(dāng)φ超過40%后，R1460/1731增長速率逐漸增大。將吸光度比值R1460/1731與φ按照前面分析的函數(shù)進(jìn)行非線性曲線擬合，得到關(guān)系式R1460/1731=1.87+1.46×φ/（100-φ），相關(guān)因數(shù)R2=0.988。理論分析與實(shí)測數(shù)據(jù)一致，說明在實(shí)際工程應(yīng)用中，可以利用吸光度比值R1460/1731來測定混合油液中RP-3煤油的含量。

當(dāng)RP-3含量較少時，R1460/1731的增量并不明顯，同時由于測定時的人為誤差，因此此方法不適合混合油液中RP-3體積分?jǐn)?shù)低于10%時的測定。

2.3 "運(yùn)動粘度分析

各混合油液的運(yùn)動粘度γ50與RP-3體積分?jǐn)?shù)φ的關(guān)系，如圖6所示?？梢姌悠返倪\(yùn)動粘度γ50隨φ的增大而逐漸減小，也是非線性的，呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。前期隨著φ的增大，γ50減小速率較快，當(dāng)φ超過40%后，隨著φ的增大，γ50減小速率減緩，并逐漸趨于一固定值[9]（RP-3煤油的運(yùn)動粘度）。

將運(yùn)動粘度γ50與RP-3體積分?jǐn)?shù)φ，進(jìn)行指數(shù)函數(shù)擬合，得到關(guān)系式γ50=14.7×exp（-x/52.18）-1.5，相關(guān)因數(shù)R2=0.983。在實(shí)際工程應(yīng)用中，可以利用運(yùn)動粘度γ50來測定混合油液中RP-3含量，而且正好彌補(bǔ)紅外光譜定量分析測定RP-3含量較少時誤差較大的不足，2種方法相互補(bǔ)充。

3 "結(jié)論

1）利用紅外光譜吸光度比R1460/1731來測定YH-15航空液壓油中混入的RP-3航空煤油體積分?jǐn)?shù)φ，具體呈R1460/1731=1.87+1.46×φ/（100-φ）關(guān)系；

2）利用運(yùn)動粘度γ50來測定YH-15航空液壓油中混入的RP-3航空煤油體積分?jǐn)?shù)φ，具體呈γ50=14.7×exp（-x/52.18）-1.5關(guān)系。

3）2種方法相互補(bǔ)充，為石油類混合油液檢測提供了重要參考。本方法達(dá)到了對混合油液油種成分進(jìn)行快速、準(zhǔn)確定性定量分析的目的。

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