摘要：随着石油资源的匮乏，我国原油的含蜡量也随之增大，伴随其低温流动性差，凝固点高等问题，加工得到的润滑油凝固点也比较高，严重影响使用性能。降凝剂作为润滑油添加剂，通过改变油品中石蜡分子在低温析出时的结晶形态，改变油品的界面状态，从而增强油品的低温流动性能，降低粘度。润滑油对降凝剂有较高的选择性，正构烷烃分布是影响降凝效果的重要因素，且正构烷烃分布与降凝剂中包含的酯链的长度有一定的对应关系。目前国内外生产的降凝剂大都是通过化学合成的聚合物或缩合物，结构复杂，酯基侧链的碳数存在一个最佳值，这就限制了任何单一组份降凝剂的适用范围。本文以某装备使用的柴油机油CD/10W-40为基础油，选择了聚甲基丙烯酸酯类、富马酸酯类和聚α-烯烃类三类分子结构、性能不同的降凝剂，研究了单一降凝剂及复配降凝剂在降低倾点、凝点、低温动力黏度等方面发挥的效能，探究了机理，为柴油机油CD/10W-40在低温下使用提供依据。
关键词：降凝剂；润滑油；倾点；凝点
引言：为分析不同种类降凝剂对CD/10W-40润滑油发挥的效能，文章通过倾点、凝点测量法和发动机表观粘度测定法，考察了几种降凝剂对柴油机油低温流动性能的影响，探究了降凝剂的作用机理。研究表明，5种降凝剂均对柴油机油表现出较好的降凝降倾效果，但对其低温动力粘度没有改善作用，降凝剂能够有效阻止柴油机油中蜡晶析出后形成三维网状结构，使油品具有良好的流动性能，从而降低了倾点和凝点。
1.试验与方法
第一，材料的选择。实验选用油样为某装备使用的柴油机油CD/10W-40。第二，凝点、倾点测定。采用FDT-0314型石油产品倾点、凝点、冷滤点测定仪，依据GB/T510-91、GB/T3535-83标准对柴油机油的凝点、倾点进行测定。第三，低温动力黏度测定。采用冷启动模拟机（CCS）测定仪，依据GB/T6538-2010标准对柴油机油的低温动力粘度进行测试。第四，偏光显微镜。采用OLYMPUSBX51偏光显微镜观察油品在低温下蜡晶结晶时的形貌。
2.结果与讨论
2.1降凝剂对柴油机油的凝点和倾点的影响
①降凝剂单剂对柴油机油的凝点和倾点的影响将五种降凝剂分别按照0.2%、0.4%、0.6%和0.8%的添加量加入到柴油机油中，测定柴油机油自身和添加了降凝剂后的凝点和倾点。
实际调查发现，5种不同种类的降凝剂均发挥出较好的降凝降倾性能，随着降凝剂添加量的增加，柴油机油的倾点和凝点均先减小后增大，当油中降凝剂达到一定量时，其发挥的效果最佳。在最佳添加量下，降凝和降倾效果最为突出的降凝剂属于聚α-烯烃类的T803C，其使柴油机油的凝点和倾点分别降至-41℃和-37℃，凝点和倾点均降低7℃，说明该降凝剂同柴油机油中蜡分子的匹配程度高，能够更好的抑制蜡晶形成三维网状结构，使油品不易失去流动性，降凝效果显著。
2.2降凝剂复配对柴油机油的凝点和倾点的影响
研究发现，不同结构的降凝剂复合使用时，有利于进一步降低油品的凝点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从以上几组数据中，选取了具有代表性的聚甲基丙烯酸酯类降凝剂V1-248，富马酸酯共聚物T806A、T806B，按照最佳添加量的比例即V1-248与806A和V1-248与806B的比例为2：3，806A与806B的比例为1：1，进行两两复配，并改变添加总量，探究两种降凝剂复配后对柴油机油低温性能的影响，以及复配降凝剂的添加量对柴油机油低温性能的影响。通过实际调查发现，3种降凝剂在两两复配的不同组合中均表现出一定的降凝效果，且随着添加量的增加，柴油机油的凝点和倾点逐渐降低，并趋于稳定。降凝剂V1-248和806A的复配组合的降凝降倾效果优于其他两种复配组合，当其添加量为1.0%时，使柴油机油的凝点和倾点降至最低，分别为-41℃和-38℃。通过对比分析发现，降凝剂V1-248与T806A或T806B复配后，对柴油机油的降凝和降倾效果较为明显，而降凝剂T806A和T806B的复配效果较差，这说明两种不同种类的降凝剂结构差异较大，复配时，增加了降凝剂的相对分子质量分布，使其能够更好的与柴油机油中正构烷烃的碳数分布相匹配，从而与柴油机油中析出的蜡晶形成共晶或吸附而阻止三维网状结构的生成，提高其感受性。同一类型的降凝剂，其相对分子质量接近，复配不影响其相对分子质量分布，因此与单剂相比降凝降倾效果并没有明显的提高。
2.3降凝剂与柴油机油低温动力粘度的影响
将降凝剂按照最佳添加量添加到柴油机油中，通过CCS实验测定其在-25℃时的低温动力粘度。添加降凝剂后柴油机油CD/10W-40的低温动力粘度与未添加降凝剂的柴油机油的低温动力粘度相差不大，表明在一定的温度范围内降凝剂对油品的低温流动性能影响不大。初步分析认为，当温度为-25℃时，柴油机油中虽然有一定的蜡晶析出，但并没有阻止油品的流动性，而这时油品的流动性能降低是由于油品的粘度升高。降凝剂能够有效阻止油品中蜡晶析出后形成三维网状结构，但对油品的粘度影响不大。而聚甲基丙烯酸酯类降凝剂也可作为粘度指数改进剂改善油品的粘度，但对低温下的粘度改善效果一般。
2.4降凝剂降凝机理研究
选取市面上广泛应用的聚甲基丙烯酸酯类降凝剂V1-248添加到柴油机油CD/10W-40中，采用偏光显微镜法观察油品中蜡晶的形貌和析出过程，分析其降低柴油机油凝点和倾点的机理。柴油机油在不添加降凝剂时，形成了一定量的长条状和块状的蜡晶，这些长条状和块状蜡晶是由析出的蜡晶通过定向组合排列并相互联结形成的三维网状结构。正是这些由蜡晶联结成的三维网状结构将流动的油品包覆在其中，阻碍了油品的流动，使得油品在宏观上出现了凝固。而添加了降凝剂V1-248的柴油机油在-35℃的条件下，虽然油品中仍有一定量的蜡晶析出，但这些蜡晶形成的块状较小，且没有出现长条状，另外，在油品中弥散着许多小微粒，这些微粒是还没有来得及长大的蜡晶，被更细小的须状降凝剂包覆而互相隔离形成的。由此说明降凝剂能够有效阻止蜡晶相互联结，抑制三维网状结构的形成，使油品在低温下的流动性有所提升。
结论
通过在柴油机油中加入聚甲基丙烯酸酯类、富马酸酯类和聚α-烯烃类的5种降凝剂，考察其对柴油机油的降凝和降倾作用，实验发现，这5种降凝剂均能够有效降低CD/10W-40柴油机油的凝点和倾点。其中，聚α-烯烃类的T803C的降凝降倾效果最佳，能够使柴油机油的凝点和倾点分别降至-41℃和-37℃。研究发现，不同种类降凝剂复配对柴油机油的降凝有协同作用，而同一类降凝剂复配后对柴油机油的降凝作用协同不明显。降凝剂对柴油机油的低温动力粘度没有改善作用。通过偏光显微镜探讨了降凝剂在低温下对柴油机油中蜡晶析出后的影响，发现降凝剂能够阻碍柴油机油中析出的蜡晶形成三维网状结构。柴油机油在-35℃时析出了大片长条状和块状结晶；添加了降凝剂后柴油机油中的结晶较小，且有大量弥散分布的蜡晶微粒，应是被降凝剂分子包覆而分开。
参考文献：
[1]龙小柱，刘杰，张广明等.150SN润滑油降凝剂的合成及其降凝效果研究[J].精细石油化工，2019，1（31）：60-63
[2]李美蓉，王海波，娄来勇等.降凝剂对高蜡稠油的改性效果及机理研究[J].油田化学，2017，24（1）：83-86
论文作者:孟宪雨,王建洪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：柴油机油论文; 低温论文; 油品论文; 粘度论文; 网状结构论文; 效果论文; 性能论文; 《基层建设》2019年第20期论文;