潤(rùn)滑油抗氧化劑機(jī)理與選用
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- 發(fā)布時(shí)間:2024-10-05 12:04
潤(rùn)滑油的氧化是由于光、熱、過(guò)渡金屬等的作用,產(chǎn)生了自由基而開(kāi)始進(jìn)行的。自由基與氧反應(yīng)產(chǎn)生過(guò)氧自由基,過(guò)氧自由基與其他分子反應(yīng)產(chǎn)生過(guò)氧化氫和游離基。過(guò)氧化氫進(jìn)一步分解產(chǎn)生烷氧自由基和羥基自由基。連鎖反應(yīng)的結(jié)果是進(jìn)一步生成酮、醛、有機(jī)酸等,最后進(jìn)行縮合反應(yīng),生成了油泥和漆膜,同時(shí)使?jié)櫥偷酿ざ仍黾印?/p>
無(wú)論什么樣的氧化產(chǎn)物, 一般都是有害的。油泥黏附在金屬表面,可能引起運(yùn)動(dòng)部件的黏結(jié)或磨損,堵塞濾網(wǎng)和油管線,降低循環(huán)油量。氧化生成的酸將腐蝕金屬,氧化也與油品黏度增加有關(guān),而且氧化產(chǎn)物本身也像催化劑那樣作用,進(jìn)一步加速氧化。
從反應(yīng)歷程可以看出,有兩種手段可以控制氧化:
① 防止生成過(guò)氧化物,即當(dāng)過(guò)氧化物一旦形成,就加以破壞,終止鏈的繼續(xù)發(fā)展或終止自由基的發(fā)展。所以,阻止生成過(guò)氧化物的直接辦法,是加入對(duì)氧化物有很強(qiáng)親和力的添加劑——過(guò)氧化物分解劑和鏈終止劑,即抗氧劑。
?、?研究抑制金屬對(duì)油品氧化的催化效應(yīng),即加入金屬減活劑或鈍化劑。
抗氧劑的抗氧化機(jī)理
抗氧劑的作用是消除剛剛產(chǎn)生的自由基,或者促使氫過(guò)氧化物的分解,阻止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行。
?。?)胺類抗氧劑抗氧化機(jī)理
胺類抗氧劑結(jié)構(gòu)中和氮原子相連接的氫原子是最活潑的,通過(guò)活潑氫與自由基的反應(yīng),從而降低產(chǎn)品氧化速度,再利用失去活潑氫而形成穩(wěn)定自由基的抗氧化劑分子捕獲自由基而終止氧化反應(yīng)。
?。?)酚類抗氧劑抗氧化機(jī)理
酚類抗氧劑通過(guò)給出一個(gè)氫原子或偶合反應(yīng)(即終止反應(yīng))來(lái)終止自由基的作用,從而達(dá)到抑制或延緩產(chǎn)品被氧化的目的。
?。?)輔助抗氧化劑抗氧化機(jī)理
如硫醚中硫原子化學(xué)活性很大,在氧化條件下首先受到親電試劑的進(jìn)攻,形成亞砜,亞砜很快被氧化為砜,進(jìn)而氧化為酮。硫醚基參與了過(guò)氧化物的反應(yīng),使過(guò)氧化物分解,抑制氧化反應(yīng)的進(jìn)行。
抗氧化劑的類型
抗氧劑可分為主抗氧劑( Ⅰ 類抗氧劑)和輔助抗氧劑(Ⅱ類抗氧劑),能消除自由基的抗氧劑有芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物,稱為主抗氧劑;能分解氫過(guò)氧化物的抗氧劑有含磷和含硫的有機(jī)化合物稱為輔助抗氧劑.。
?。?)胺類抗氧劑
胺類抗氧化劑抗氧效果顯著,特別是具有突出高溫抗氧化性,同時(shí)有變色性,使油品變色,但不影響其出色抗氧化性能表現(xiàn)。
?。?)酚類抗氧劑
受阻酚類抗氧劑是一些具有空間阻礙的酚類化合物,它們的抗熱氧化效果顯著,且具有較好的不變色和不污染性,但一般分子量小的酚類抗氧化劑,在高溫情況下,揮發(fā)性和抽出性較大,影響抗氧化性能,應(yīng)用溫度相對(duì)胺類抗氧化劑要低。
?。?)復(fù)合抗氧化劑
多種類型抗氧化劑復(fù)合會(huì)有抗氧化協(xié)同作用,其抗氧化效果往往大于單一使用之和,不同類型抗氧化劑可以分別在不同的階段終止油脂氧化的鏈鎖反應(yīng),其抗氧化效果更為突出。
?。?)輔助抗氧劑
含硫醚基液體高分子量酚類抗氧劑,除了作為主抗氧劑外,還因其所含硫醚基可分解過(guò)氧化物,可作為輔助抗氧化劑,具有多功能活性。
亞磷酸酯類能和過(guò)氧化物反應(yīng),作為輔助抗氧化劑,其常和酚類抗氧化劑結(jié)合使用,具有協(xié)同作用。
抗氧劑的選擇與使用
同一種抗氧化劑在不同的油中也顯示出不同的抗氧化效果,一般情況下,Ⅰ類Ⅱ類基礎(chǔ)油對(duì)酚類抗氧劑表現(xiàn)出較好的感受性,而Ⅲ類Ⅳ類基礎(chǔ)油對(duì)胺類抗氧化劑有較好的感受性。
不同類型抗氧化劑在同一種油中的抗氧化機(jī)理和效果不一樣,應(yīng)用中充分發(fā)揮不同類型抗氧化劑復(fù)配的協(xié)同作用和使用增效劑以獲得最佳抗氧化效果。
接觸金屬對(duì)潤(rùn)滑油氧化有催化作用,有水同時(shí)存在的情況下更為明顯,因其加快了過(guò)氧化物分解生成自由基,引發(fā)油脂氧化鏈反應(yīng),加速油品氧化。
具有合適的氧化還原電位的三價(jià)或多價(jià)的過(guò)渡金屬(Co、Cu、Fe、Mn、Ni)具有很強(qiáng)的促進(jìn)油脂氧化的作用。
在油品實(shí)際使用過(guò)程, 金屬銅存在較為普遍,某些情況下在使用抗氧化劑同時(shí)復(fù)配金屬鈍化劑,獲得更為突出抗氧化效果。
油品使用和儲(chǔ)存過(guò)程中注意促進(jìn)氧化的因素,如光(紫外線)、熱(高溫)、氧壓力等。
應(yīng)用中注意抗氧化劑在油品中溶解與分散情況,溶解分散程度會(huì)影響抗氧化效果。
全方位抗氧體系之金屬減活劑
油品在使用過(guò)程中, 在氧存在的條件下,受熱、光的作用而發(fā)生氧化變質(zhì)。若潤(rùn)滑油中含有金屬,如銅、鐵等金屬離子,即使含量很低,它們也能起到催化作用,加速油品氧化過(guò)程中的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),加速油品的氧化速度,生成酸、油泥和沉淀。
酸會(huì)使金屬部件產(chǎn)生腐蝕、磨損,油泥和沉淀使油品變稠,引起活塞環(huán)的黏結(jié)以及油路的堵塞,進(jìn)而降低油品的使用性能。因此,防止金屬離子對(duì)氧化的促進(jìn)作用對(duì)于潤(rùn)滑油是十分重要的。
金屬減活劑(Metal Passivator),也稱為金屬鈍化劑或緩蝕劑,是抑制金屬對(duì)氧化和腐蝕起催化作用的潤(rùn)滑油添加劑,對(duì)于潤(rùn)滑油而言,通常是將抗氧劑與金屬減活劑(Metal Passivator)復(fù)配使用,發(fā)揮兩者的協(xié)同效應(yīng),從而大大提高油品的抗氧化能力。
酚型和胺型抗氧劑二元復(fù)合比單獨(dú)使用一種抗氧劑的效果好,而酚型、胺型抗氧劑及金屬減活劑的三元復(fù)合可起到更好的協(xié)同作用。
