L-HV32低溫液壓油的研制

喬琦 吉祥

中海油氣（泰州）石化有限公司

本文采用泰州石化石蠟基高壓加氫基礎(chǔ)油為原料，對黏度指數(shù)改進劑和復(fù)合添加劑進行了篩選，研制出L-HV32低溫液壓油。研制產(chǎn)品具有優(yōu)異的潤滑性、剪切安定性以及卓越的低溫流動性，符合GB 11118.1—2011質(zhì)量標準，可滿足低溫地區(qū)的用油需求。

隨著液壓傳動技術(shù)的不斷發(fā)展和其顯著的優(yōu)點，目前液壓油的應(yīng)用越來越廣泛。液壓油作為液壓系統(tǒng)的重要組成部分之一，在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，除了實現(xiàn)能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制外，還起著系統(tǒng)的潤滑、冷卻、防銹、防腐等作用。因此，當人們把液壓泵看作是液壓系統(tǒng)的“心臟”時，液壓油就被喻為液壓系統(tǒng)的“血液”[1]。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著液壓系統(tǒng)的靈活性、準確性和可靠性，特別對于嚴寒地區(qū)以及特別嚴寒地區(qū)（-30 ℃以下），液壓系統(tǒng)工程機械、礦山機械、車輛和船舶等在野外作業(yè)時，由于環(huán)境溫度變化大，使用條件極其惡劣，因此在冬季液壓系統(tǒng)要求使用黏溫性能、低溫啟動性和低溫泵送性很好的液壓油。設(shè)備可以在較寬的溫度范圍內(nèi)進行最佳狀態(tài)的操作，從而保證潤滑油具有足夠的潤滑性，盡可能避免干摩擦，減少磨損，確保液壓系統(tǒng)長時間地正常工作。

因此，低溫液壓油除了具有抗磨液壓油的性能之外，還需具有較低的傾點、較好的低溫流動性、低溫穩(wěn)定性以及優(yōu)異的黏溫特性，同時需具有較好的剪切安定性。為了滿足以上要求，本文以中海油氣（泰州）石化有限公司石蠟基高壓加氫潤滑油基礎(chǔ)油為原料，加入抗剪切性能好的黏度指數(shù)改進劑并加入相配伍的添加劑，研制出符合GB 11118.1—2011質(zhì)量標準的低溫液壓油L-HV32，可滿足嚴寒地區(qū)設(shè)備用油要求。

L-HV32低溫液壓油的研制指標

按照GB 11118.1—2011中[2]液壓油產(chǎn)品L-HV系列的技術(shù)要求進行L-HV32低溫液壓油的研制，研制指標見表1。

根據(jù)表1研制指標，對L-HV32低溫液壓油提出了如下性能要求：

◇具有適宜的黏度和良好的黏溫性能，同時與不同功能劑有良好的配伍性，以確保低溫液壓油潤滑性，以防止液壓元件出現(xiàn)邊界潤滑、甚至發(fā)生干摩擦，加劇磨損。

◇具有良好的空氣釋放性、泡沫性。空氣污染是造成液壓油失效的原因，對移動設(shè)備液壓系統(tǒng)而言，由于油箱體積的縮小，對油品此項性能的要求更加苛刻。

◇具有較好的氧化安定性和熱穩(wěn)定性。油品在高溫下運行，在鋼、銅等金屬的催化作用下，會發(fā)生氧化，生成油泥等沉積物，過度的氧化會造成油品黏度和酸值的增長，造成閥粘結(jié)、油泥堵塞和銅腐蝕等，損害液壓系統(tǒng)，同時使油品的壽命大大縮短。

◇具有優(yōu)良的剪切安定性。對于HV、HS等液壓油產(chǎn)品，為了提高其黏度指數(shù)，通常加入聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯等高分子聚合物作為黏度指數(shù)改進劑，這些物質(zhì)的分子鏈較長，油液流經(jīng)閥的小孔及環(huán)狀縫隙時受到很大的剪切作用，往往會使高分子斷鏈、油液黏溫特性下降[3]。

表1 L-HV32低溫液壓油的研制指標

基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝及性質(zhì)分析

本文以石蠟基餾分油為原料，考察不同原料經(jīng)加氫工藝得到的加氫基礎(chǔ)油組分性質(zhì)。再通過組成優(yōu)化試驗，評選出適宜用于生產(chǎn)L-HV低溫抗磨液壓油的基礎(chǔ)油組分和方案。

基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝

基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝過程見圖1。

基礎(chǔ)油主要性質(zhì)

以餾分油原料經(jīng)加氫組合工藝分別得到1號～4號基礎(chǔ)油和5號～7號基礎(chǔ)油，理化性質(zhì)分別見表2和表3。

圖1 石蠟基潤滑油加氫工藝路線

表2 石蠟基加氫基礎(chǔ)油性質(zhì)分析Ⅰ

表3 石蠟基加氫基礎(chǔ)油性質(zhì)分析Ⅱ

從表2、表3分析數(shù)據(jù)可知，表2中的石蠟基加氫基礎(chǔ)油的性質(zhì)均符合指標要求，且優(yōu)于表3中基礎(chǔ)油性質(zhì)，且表2中1號、2號基礎(chǔ)油黏度適宜、閃點高、傾點低且蒸發(fā)損失低，基礎(chǔ)油的低溫流動性良好、安全性高并且不易蒸發(fā)，可選表2中1號、2號基礎(chǔ)油用于調(diào)合L-HV 32低溫液壓油。

添加劑配方的評選

黏度指數(shù)改進劑的選擇

黏度指數(shù)改進劑是低溫液壓油配方體系中的關(guān)鍵，它不僅影響目標產(chǎn)品的黏溫特性、低溫性能，還直接影響著目標產(chǎn)品的抗剪切性能。本文選擇烯烴共聚物類黏度指數(shù)改進劑A、聚甲基丙烯酸酯類黏度指數(shù)改進劑B、聚異丁烯類黏度指數(shù)改進劑C進行黏度指數(shù)改進劑的評定，不同黏度指數(shù)改進劑的基礎(chǔ)油方案及油品性質(zhì)分別見表4～表6。

表4 L-HV32低溫液壓油基礎(chǔ)油方案(A1～A6)及油品性質(zhì)

表5 L-HV32低溫液壓油基礎(chǔ)油方案(B1～B6)及油品性質(zhì)

由表4～表6可以看出，

◇A4方案在黏度指數(shù)改進劑A加劑量為5%(質(zhì)量分數(shù))時，基礎(chǔ)油的運動黏度及黏度指數(shù)均能達到指標要求，但是低溫黏度對比指標明顯不富余；

◇B3方案在黏度指數(shù)改進劑B加劑量為4.5%(質(zhì)量分數(shù))時，基礎(chǔ)油的各項指標的典型數(shù)值均能符合并優(yōu)于指標要求；

◇C4方案在黏度指數(shù)改進劑C加劑量為5%(質(zhì)量分數(shù))時的各項分析數(shù)值均能夠達到指標要求。

由于黏度指數(shù)改進劑的分子鏈較長，油液流經(jīng)閥的小孔及環(huán)狀縫隙時受到很大的剪切作用，使得高分子斷鏈，油液黏溫特性下降[4]，故本文針對以上方案A4、B3、C4，對不同黏度指數(shù)改進劑的剪切安定性進行了考察，結(jié)果見表7。

由表7可以看出，不同黏度指數(shù)改進劑的抗剪切能力由小到大的排序為A＜C＜B，其中在使用黏度指數(shù)改進劑方案A4時，基礎(chǔ)油的剪切安定性不能滿足指標要求；在使用黏度指數(shù)改進劑方案B3和C4時，基礎(chǔ)油的剪切安定性能夠達到指標要求。

表6 L-HV32低溫液壓油基礎(chǔ)油方案(C1～C4)及油品質(zhì)

表7 不同黏度指數(shù)改進劑剪切安定性的考察

復(fù)合配方的選擇

HV低溫液壓油不僅要求具有常用液壓油的抗磨性能，并且要求同時兼具卓越的低溫性能。本文采用上述滿足剪切安定性要求的方案，選擇四大添加劑公司的復(fù)合添加劑進行復(fù)合配方的篩選，其相同配方的目標產(chǎn)品性能見表8。

由表8可以看出，黏度指數(shù)改進劑C的低溫性能不如黏度指數(shù)改進劑B，并且黏度指數(shù)改進劑C與復(fù)合添加劑的配伍性不如黏度指數(shù)改進劑B。采用1號復(fù)合添加劑時，目標產(chǎn)品的酸值、氧化安定性、空氣釋放性、抗乳化性、旋轉(zhuǎn)氧彈、水解安定性以及磨斑直徑等性能都優(yōu)于2號復(fù)合添加劑。

綜上所述，確定L-HV32低溫液壓油的黏度指數(shù)改進劑優(yōu)選B劑，復(fù)合添加劑優(yōu)選1號。

結(jié)論

☆以石蠟基加氫基礎(chǔ)油添加適宜的黏度指數(shù)改進劑和液壓油復(fù)合劑，可以調(diào)制出滿足GB 11118.1—2011標準的L-HV32低溫液壓油。

☆經(jīng)過試驗對比，得出黏度指數(shù)改進劑的剪切安定性由小到大依序為A＜C＜B。

☆經(jīng)過添加劑復(fù)配試驗，得出采用黏度指數(shù)改進劑B與1號復(fù)合添加劑的復(fù)配效果最好，目標產(chǎn)品滿足并優(yōu)于研制指標要求。

表8 低溫液壓油L-HV32與復(fù)合添加劑的配伍性