1基础油对粘度的影响
基础油是润滑油的主体部分,决定着润滑油的基本性质,润滑油的粘度与基础油的化学组成有直接关系。
矿物润滑油基础油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃组成,馏程越高,烃分子相对分子质量越大,分子间引力越强,粘度越大;在烃类中碳原子数相同时,烷烃粘度小,芳香烃次之,环烷烃粘度大,且分子异构程度越大粘度越大;环状碳原子在油品分子中所占比例越大粘度也越大。矿物润滑油组分中,粘度指数高的是正构烷烃,异构烷烃粘度指数低于正构烷烃,并且随着分支侧链越多粘度指数越低,环烷烃和芳香烃的粘度指数都低于正构烷烃,当分子中环状结构增多时粘度指数显著降低,当环数相同时,其环状结构的侧链越长粘度指数越高,侧链上分支增多,粘度指数下降。
合成润滑油根据其种类和馏分的不同,粘度和粘温性质都有所不同。聚-α-烯烃油粘度指数高,可达到135~145,粘度范围可根据馏分范围和聚合次数调整,可以生产出100℃运动粘度为3~120mm2/s或40℃运动粘度为17~2000mm2/s的各种润滑油;酯类油中双酯的粘度指数一般在150以上,有时甚至高达180,复酯的粘度大,100℃运动粘度在19~25mm2/s之间,二乙二醇醚酯的粘度小,粘温性能好;硅油中甲基硅油粘温性能好,甲基氯苯硅油次之,乙基硅油稍差,甲基苯硅油差,并且苯含量越多粘温性能越差。
2温度对粘度的影响
润滑油的粘度主要来源于分子之间的相互作用力,当温度升高时,伴随着体积膨胀,分子间的距离增大,分之间的作用力减小,粘度也随之减小,相反,当温度降低时粘度增大,尤其在低温条件下这种变化更为突出。
温度对粘度的影响极大,比较了SC30汽油润滑油和20号航空润滑油在不同温度下的运动粘度,其中SC30汽油机润滑油10℃时运动粘度是50℃时粘度的12倍,而20号航空润滑油在同样条件下粘度达到原来的20倍。
3压力对粘度的影响
液体受到压力时,分子间的距离缩短,吸引力增大,粘度会升高,当压力低于0.5×107Pa时,粘度随压力的变化可以忽略,当压力超过2×107Pa时,压力对粘度的影响比较明显。
4添加剂对粘度的影响
润滑油中常加入粘度指数改进剂(增粘剂)来改善粘温性能。粘度指数改进剂均为高分子化合物,在油品中随温度的变化而呈现不同的状态。低温时,改进剂分子收缩,体积小,对润滑油粘度的影响小;高温时,改进剂分子溶胀,流体力学的体积和表面积增大,溶液内摩擦增加,有利于增加粘度,使润滑油粘度不至于因温度升高而降太低。使用粘度指数改进剂之后,润滑油基础油可以选用粘度更低的组分,有利于在润滑油低温下使用。
粘度指数改进剂是润滑油中广泛使的一种添加剂,尤其在多级汽油机油和多级柴油机油中必须使用这种添加剂。
5剪切力对粘度的影响
润滑油可能在剪切速率极高的场合使用,如航空发动机的挺杆、凸轮等部位工作时的剪切速率达到,高剪切速率会对润滑油粘度造成一定影响。润滑油中聚合物成分在剪切力作用下容易发生碳链的断裂,生成小分子的组分,因此在剪切力作用下润滑油粘度会有所降低。不同的剪切力、剪切速率、剪切时间、聚合物分子量、聚合物浓度以及基础油粘度等都会对润滑油粘度造成不同程度的影响。相对于温度和压力等因素,剪切力对粘度的影响比较小,然而随着温度的升高和压力的增大,剪切力的影响作用会逐渐增强。
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