聚a烯烃基础油从分类上应划分为合成基础油,其有别于物理蒸馏方法从石油中提炼出的矿物油基础油。合成型基础油是由来自原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯,经聚合、催化等繁复的化学反应炼制成的大分子组成的基础油。
聚a烯烃是合成基础油中的一种。聚-α烯烃(PAO)是由乙烯经聚合反应制成α烯烃,再进一步经聚合及氢化而制成。它是最常用的合成润滑油基础油,使用范围最广泛。聚α-烯烃合成油(简称PAO)具有良好的粘温性能和低温流动性,是配制高档、专用润滑油较为理想的基础油。若此α烯烃为癸烯,则又称之为聚癸烯;若此α烯烃为十二烯,则又称之为聚十二烯。
分类
根据粘度分类
根据粘度的不同,可以分为低粘度PAO,中粘度PAO和高粘度PAO;
低粘度:PAO2, PAO2.5, PAO4, PAO5, PAO6, PAO7, PAO8, PAO9,PAO10等;
中粘度:包括PAO25等;
高粘度:包括PAO40,PAO100,PAO150,PAO300等。
根据单体分类
聚癸烯:PAO2,PAO4,PAO6,PAO8,PAO25,;
聚十二烯:PAO2.5,PAO5,PAO7,PAO9
十和十二混合烯聚合物:PAO40,PAO100
一)优点
1)粘度指数高(一般大于135)
PAO粘度指数高,一般都在135以上,而矿物油基础油一般在85-90,精制矿物油基础油VI一般在95左右。精制程度更高的如III类基础油的VI一般在120左右。
2)倾点低,低温流动性好
PAO倾点低,比矿物油具有更为优异的低温流动性。可调制很多低温要求高的油品。
3)氧化安定性
在RBOT测试中,高品质的PAO(聚α-烯烃合成基础油)达到压降的时间是Ⅱ类加氢基础油的3~4倍,是Ⅲ类深度加氢基础油的1.5~2倍。
4)挥发性低
油品蒸发度高,会增加消耗量的增加和转化催化剂的中毒,基础油具有低的挥发性变成一个重要的因素。
5)优越的热安定性
PAO耐高温,分解少,其热安定性与双酯相当,优于矿物油和烷基芳烃,PAO与多元醇酯的混合油有很好的热安定性。
6)极佳的剪切安定性
7)水解安定性好
8)与矿物油相容性好
9) 一般与油封兼容性好
二)缺点
1)成本比矿物油基础油高
2)添加剂溶解性不好
因为添加剂能溶于酯,酯能溶于PAO,因此常常要和酯(通常是二酯和多羟基酯)调配
三)PAO性能与应用的关系
高温性能好(170-200℃):燃气轮机油,高温航空润滑油,高温润滑脂
低温性能好(-40--60℃):寒区及严寒区内用内燃机油,齿轮油,液压油,冷动机油
热/氧化稳定性好,结焦少:空气压缩机油,长寿命润滑油
无色、无毒:食品及纺织机械用油,塑料聚合溶剂
对皮肤浸润性好:化妆品及护肤用品
闪点及燃点高:难燃液压油
其它特性:传导油,导热油,绝缘油,金属加工液等
70年代以来,聚α-烯烃油合成技术在国内外发展较快。聚α-烯烃合成油的原料α-烯烃可通过乙烯齐聚和石蜡裂解两种方法获得。国际上一般以乙烯齐聚的癸烯为原料生产聚α-烯烃合成油,国内α-烯烃主要通过石蜡裂解制得。目前,国内普遍以蜡下油为原料,经裂解、聚合、分馏、白土精制等工序生产聚α-烯烃合成油。
PAO主要是由称为癸烯的C10的直链α-烯烃组成的,控制聚合工艺生产出C30、C40和C50单分子的混合物,以6厘斯的PAO而闻名。过控制合成工艺,调节最终产品中C30/C40/C50的比例可得到不同粘度级别的PAO。
原料不限于癸烯;辛烯(C8)或十二烯(C12)直链α-烯烃也可使用。比C10高的多级分子,是较重的PAO,用于较高粘度重量的润滑剂。
国外生产的聚α-烯烃(PAO)一般采用 乙烯聚合成的C8~10的α-烯烃再经路易斯酸 络合型催化剂定向聚合而成。由于原料α-烯烃分子整齐,聚合油的分子规整、分子量 分布窄,因此,所得的油品质量高,而且工 艺成熟。由线性α烯烃(如1-癸烯)生产聚 α-烯烃的步骤如下:第一步是齐骤。低粘 度(V100:2~10mm2/s)聚α-烯烃液的生 产采用BF3.ROH催化剂系统;高粘度V100:40~100mm2/s)的生产则采用齐格勒-纳塔催 化剂;第二步是不饱和的齐聚物经金属催化剂,如Ni或Pd进行加氢以保证最终的产品的 化学惰性,并提高氧化安定性。聚α-烯烃基础油比矿物油基础油的粘度指数高、挥发性低、低温性能和氧化安定性能好,适合调制高级发动机油、自动传动液和特殊工业用油、润滑脂等。
国内主要依靠石蜡裂解的α-烯烃生产聚α-烯烃。由于石蜡含油率高,使得裂解的正构α-烯烃的含量低(一般低于65%)。α-烯烃的分子量分布较宽,一般在C5~C17之间,而由C8以下碳数α-烯烃制得的聚合油粘度指数较差,由C10以上碳数的α-烯烃制得的合成油低温性能较差,因而严重影响了国产聚α-烯烃的粘度指数及低温性能。另外,生产中采用的无水氯化铝作催化剂,既造成原料和聚合分子的异构化,又使操作复杂、污染严重、铝渣处理困难,影响了聚α-烯烃的氧化安定性及油品的质量。目前,我国聚α-烯烃基本上没有加氢处理,聚合油中仍然残留双键,因此,尽管其低温性能稍好,但其他性能与矿物油相近。
液压油,工业润滑油,光纤膏,热传导液体,喷气发动机机油、合成型车用机油、齿轮油、压缩机油、润滑脂等
PAOM-2
-72
加氢油可用于在寒冷气候下工作的航空和机动设备。金属加工的润滑冷却液
PAOM-4
-70
合成和半合成发动机油,航空油
PAOM-6
-60
合成发动机油
PAOM-8
-55
合成润滑材料
PAOM-9
-55
合成和半合成润滑材料
冷却油:
用于胶塞式、旋转式、螺旋式和涡轮式压缩机
PAOM-10
PAOM-12
PAOM-13+
-50
传动油
真空油
工业油,还原油
不同用途润滑脂的成分
用于胶塞式、旋转式、螺旋式和涡轮式压缩机
军事科技中的润滑材料
PAOM-20
-46
航空工业润滑脂的原料