粘度指數改進劑特點及應用

1、粘度指數改進劑應用概況

早在30年代就在液壓油和大炮齒輪油中加聚異丁烯(PIB)，40年代出現了聚甲基丙烯酸(PMA)，60年代末到70年代初出現了乙丙共聚物（EPC）、烯烴共聚物(OCP)和氫化苯乙烯二烯烴共聚物(HSD)，其中包括氫化苯乙烯丁二烯烴共聚物（SD）及氫化苯乙烯異戊二烯烴共聚物（HSP）等高分子化合物。80年代又出現了分散性高分子化合物。人們稱這些高分子化合物為增粘劑。當前VII的發展趨勢是在改善剪切安定性、熱氧化安定性和低溫性能的同時，兼具降凝和分散性能。

2、粘度指數改進劑作用機理

VII是一種油溶性高分子聚合物，在室溫下呈橡膠或固體形態，其分子量從幾萬到幾十萬。當這種高分子聚合物溶解在潤滑油中后形成線團結構，使油品的粘度遠大于溶劑的粘度才能增稠。在低溫下，高分子聚合物以線團狀存在，對油品粘度影響不大；隨著溫度升高，其線團伸張，有效容積增大，使油品粘度顯著增大。VII就是基于不同溫度下具有不同形態，對粘度產生不同影響，以增加油品粘度和改進粘溫性能。

3、粘度指數改進劑使用性能

VII的性能有增粘能力、剪切穩定性、低溫性能和高溫清凈性、熱氧化安定性等方面。

3.1 增粘性能與剪切穩定性

增稠能力主要取決于VII的分子量大小和分子上的主鏈碳數以及在基礎油中的形態。分子量越大，稠化能力越強（η=Kma）：η為特性粘度，K為系數因子；m為分子量；a為常數）。

VII的增稠能力決定多級發動機油中VII的加入量，VII增稠能力越大，加入量越小，多級油的成本也就越低，對多級發動機油的清凈性影響小。

剪切穩定性是VII的一個重要的使用性能，它直接影響多級發動機油粘度的穩定性。聚合物在油品中的剪切穩定性，指的是聚合物分子鏈在機械作用下斷開(降解)的難易程度，取決于聚合物結構及分子量大小（dp/dt=K(Pt-Pcri)2 ：P為聚合度,-dp/d t為t時間的降解(聚合度變小)速率,Pt為t時間的聚合度，Pcri為能在溶液中自由運動而不會被機械力破壞的Z大聚合度，稱臨界聚合度；K是與聚合物結構有關的降解速率常數。）同類型VII，分子量越大剪切穩定性就越差。與此相反，分子量越大稠化能力就越強。

改善剪切穩定性的方法有幾種：一是降低VII的分子量以及使分子量分布變窄；二是通過改善聚合物結構穩定性，使聚合物在保持較高稠化能力的同時, 具有較好的剪切穩定性。

3.2 低溫性能

VII對多級油低溫性能的影響有低溫啟動性和低溫泵送性兩個指標表示。VII在改善油品高溫粘度的同時，也會對油品的低溫粘度產生一定的負面影響。低溫啟動性是指油品在低溫下發動機能否正常發動，用低溫啟動粘度(CCS)來表示；低溫泵送性是指在低溫啟動時，短時間內潤滑油系統油壓達到正常，以保證發動機的關鍵部位得到充分潤滑，用微型旋轉粘度計(MRV)來評定。在不同的溫度環境下，VII對油品低溫粘度的影響程度不同。

3.3 高溫清凈性

由于高分子聚合物在高溫下易熱氧化分解，因此加人VII對多級油的清凈性有明顯影響。VII分子量越小，對油品的高溫清凈性影響就越小。分散型粘度指數改進劑對油品高溫清凈性的影響小于非分散型粘度指數改進劑。

通常用成漆板試驗模擬油品在高溫下的成膠情況，試驗中成漆板成膠的膠重表示油品的清凈性，成膠量越小，油品的清凈性越好。

3.4 熱氧化安定性

主要指VII在經受熱氧化分解后導致粘度下降、酸值增加、環槽積碳增多和粘環等系列問題。VII本身的熱氧化安定性會影響稠化油的熱氧化安定性，因此評價VII都將熱氧化安定性作為一項重要指標。

4、常用的幾種粘度指數改進劑性能比較及應用

現將常用幾種VII增粘能力、剪切穩定性、低溫性能、熱氧化安定性進行對比見表1：

表1 常用的幾種粘度指數改進劑性能比較

在實際生產中可根據需要合理選擇VII種類，既可以達到提高油品質量又降低成本的目的。

結束語

粘度指數改進劑能稠化基礎油、改變油品的粘溫性，使?品具有良好的高溫潤滑性和低溫流動性，同時要求粘度指數改進劑對油品的抗氧化安定性、清凈性不產生明顯的有害影響，還要求稠化油在機械剪切作用下粘度損失適度。在實際應用中,要將幾種性能進行平衡，才能發揮好粘度指數改進劑作用。因此在潤滑油的研制生產中，評價粘度指數改進劑非常重要。

（本文來源：錦州康泰潤滑油添加劑）