2023年12月31日发(作者：)
第一章 润滑剂的基本知识
一 润滑的目的：为了最大限度的减少摩擦阻力，降低机械磨损，节省动力能源和延长机械的使用寿命，发挥机械的最高效益。
二：产生摩擦的原因
1 物体表面是不平滑的。表面粗糙度是加工表面具有较小的间距和微小峰谷不平度。表面粗糙度大小，对机械零件的使用性能有很大的影响。
（1）表面粗糙度影响零件的耐磨性能，
（2）表面粗糙度影响配合性能的稳定性。
（3）表面粗糙度影响零件的疲劳强度。
（4）表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性能，
（5）表面粗糙度影响零件的密封性能。
（6）表面粗糙度影响零件的接触刚度。
（7）影响零件的测量精度。
2 相互接触的分子间的引力也会导致摩擦产生。
三 摩擦的现象
1 消耗动能。
2 摩擦发热，机械能转化成热能。
3 磨损。
四 润滑的作用
1 润滑，克服由于摩擦产生的三种现象。
2冷却，将机械能转化的热能带走或冷却。
3 冲洗，将磨损产生的金属碎屑或其他固体杂质冲洗带走。
4 密封，防泄漏、防尘、防窜气。
5 保护，防锈、防尘。
6 减震，起缓冲作用。
7动能传递，液体系统和遥控马达及摩擦无级变速等。
五 摩擦和润滑的类型
动摩擦分为滚动摩擦和滑动摩擦，滑动摩擦分为干摩擦，液体摩擦、半液体摩擦和边界摩擦。
六 润滑剂
1 固体润滑剂
固体润滑剂是利用具有特殊润滑性能的固体润滑剂代替润滑油和润滑脂隔离摩擦接触表面，形成良好的固体润滑膜，已达到减少摩擦、降低磨损的程度。
将固体润滑剂分为有机物、无机物、金属氧化物和软金属四大类。有机固体润滑剂主要有聚四氟乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚酰亚胺等等，无机金属剂主要包括石墨、氮化硼；金属氧化固体润滑剂主要有氯化钙；软金属固体润滑剂主要有铅、银、金。
2 半固体润滑剂
半固体润滑剂在常温、常压下呈半液体状态，并且有胶体结构的润滑材料，称为润滑脂。一般由基础油、添加剂和稠化剂稳定剂在高温下混合而成。
3 液体润滑剂
液体润滑剂的用量最大、品种最多的润滑剂，包括基础油和水基液。水基液多半用于金属加工液及难燃液压介质，常用的水基液有水、乳化液、水-乙二醇以
及其他化学合成液。
4 气体润滑剂
气体润滑剂常用于某些超精密仪器和超高速场合，例如，医用牙钻、精密磨床主轴、航海用的惯性导航陀螺、大型望远镜的转动支承、
5 润滑剂的选用
润滑剂的选用主要考虑负荷和速度两个因素，除此之外还要考虑温度、寿命以及环境。
第二节 润滑油的理化指标与使用性能
一 理化指标
1 外观（色度）
2 密度
3 黏度
4 黏度指数 黏度指数越大，油品黏度受温度的影响最小，反之亦然。
5 边界泵送温度
6 凝点、倾点、成沟点
凝点是指在规定条件下油品停止流动的最高温度。倾点是油品低温流动性能的指标。
7 酸值
8 总碱值
9 闪点 闪点是表示油品蒸发性的一项指标。馏分越轻，蒸发性越大，其闪点低。又是表示石油产品着火危险的指标。
10 水分
11 机械杂质
12 灰分和硫酸灰分
13 残炭
机械杂质、水分、灰分和残炭都是油品纯洁性的质量指标，反应润滑油基础油的精致程度。
14 击穿电压和击穿场强。
15 介质损失角
二 使用性能
1 氧化安定性
2 热安定性
3 剪切安定性
4 防锈性
5 防腐性能
6 抗乳化性
深度精致的基础油以及某些成品油与水之间的界面张力相当大，因此，不会形成稳定的乳状液。
7 抗泡沫特性
润滑油产生泡沫的危害：
（1） 大量而稳定的泡沫，会使体积增大，易使油品冲邮箱中溢出。
（2） 增大润滑油的压缩性，会是油压降低。
（3） 增大润滑油与空气的接触面积，加速油品老化。
（4） 带有气泡的润滑油被压缩时，气泡一旦在高压下破裂，产生的能量会对
金属表面产生冲击力，是金属表面产生腐蚀。
8 油性
油性指润滑油不能形成液体润滑时的抗磨能力。
9 极压抗磨性
10 橡胶适应性
第三节 润滑油的主要性能和化学组成的关系
一 润滑油的化学成分
1 石油润滑油馏分中的烃类
烷基-环烷基：在润滑油馏分中，环烷基主要是两环或三个环的，且环上的碳原子数多数是五碳或六碳的。随着润滑油馏分沸点的升高，环烷烃上的烷基侧链和环数增加，且烷基侧链碳原子数增加比环数增加更为显著。
2 芳香烃：润滑油馏分中的芳香烃有两种类型，一种是烷基芳香烃，一种是环烷基芳香烃。随着馏分沸点的升高，环数和侧链上的碳原子数都增加，但侧链比环数增加更为明显。
3 蜡烃：分为石蜡和地蜡，石蜡的主要成分是正构烷烃。地蜡的主要成分是环状烃。
二 润滑油化学组成与使用性能的关系
1 黏度、黏温性能与化学组成的关系
(1) 黏度与油品的关系
相同碳原子数；环状烃最大，烷烃最小，芳香烃介于两者之间。
同一结构的环状烃中，单环和双环的环状烃的黏度比相应的芳香烃高，但三环以及更多的环烷烃的黏度则比相应的芳香烃低；环烷基芳香烃要比芳香烃的黏度高，环状烃的黏度随侧脸的长度和碳数的增加而提高。经过精致后，润滑油的黏度有所下降。
（2）黏温性能与油品组成的关系
正构烷烃的黏度指数随分子量的增加而增大。碳原子数相同时，异构烷烃的侧链愈长、愈多，并接近主链中央，则黏度指数越小。
当碳原子数相同时，正构烷烃黏度指数最大，其次是异构烷烃，再次是环状烃，芳香烃黏度指数最小。
环状烃随环数的增多，粘度指数下降。烷烃和环烷烃是润滑油优良黏温性能的主要贡献者。
2 低温流动性能与烃类组成的关系
引起润滑油凝固的两个原因：构造凝固和黏温凝固。
低温流动极限温度：润滑油还能正常供油的最低温度。比凝点高。
在碳原子数相同时，正构烷烃的凝点最高，其次是环状烃，最小的是异构烷烃。
通过脱沥青和精致的方法将润滑油中多环短侧链的环状烃及胶状物质除去，以防止形成黏温凝固。
通过脱蜡和改变蜡的结构，降低蜡在油品中的含量，避免形成构造凝固。
3 溶解能力与化学组成的关系
溶解能力是以苯胺点来表征的。
碳原子数相同时，烃类苯胺点的顺序：烷烃最大，芳香烃最小，环烷烃介于两者之间。随着分子量的增大，同系物的苯胺点降低。
4 氧化倾向与油品组成的关系
（1）润滑油氧化的原因
ⅰ润滑油自身的氧化倾向
ⅱ某些金属对油品氧化有催化作用
ⅲ温度提高也会加快氧化速度
（2）氧化倾向与油品组成的关系
芳香烃的抗氧化能力最强，尤其是无侧链的芳香烃，结构越复杂越不易被氧化。石油中胶质、沥青质是含有氧、硫、氮结构十分复杂的稠环化合物。胶质在被加热时，与氧气相遇，氧化缩聚成胶质沥青质。
为了减少生成胶质、沥青质等沉淀物，希望是环少，多侧链的芳香烃和环烷烃。
5 残炭值与烃类结构的关系
生成胶质的主要物质是沥青、胶质、多环短侧链环状烃。多环芳香烃的残炭值最大，环烷烃生成胶质量最小。
三 润滑油生产过程
1润滑油原料生产
矿物润滑油原料制备过程的工艺比较固定，一般是由常压渣油通过减压蒸馏来切取轻重不同的减压窄馏分油和减压渣油。
2 基础油的加工
传统基础油加工主要包括精制、脱蜡、补充精制等过程。润滑油精制分为溶剂精制和加氢精制。润滑油脱蜡的目的是把原料中的蜡除去，保证润滑油良好的低温流动性。加氢脱蜡工艺使正构烷烃变成异构烷烃，润滑油补充精制的目的是去掉微量杂质、溶剂，改善油品颜色、安定性及提高油品对抗氧化添加剂的感受性，有白土补充精制和加氢补充精制。
第五节
润滑油的组成、分类与性能
一 润滑脂的组成与使用要求
润滑脂主要有三部分组成，基础油、稠化剂和添加剂组成。
润滑脂的使用要求：
① 硬度（锥入度）的变化小。
② 良好的耐高温性和防水性能。
③ 良好的氧化安定性。
④ 油分离性小。
⑤ 良好的可泵性。
⑥ 高负载能力及耐磨性。
二 润滑脂的特点
1 优点
①由于润滑脂不会轻易散落或流出来，所以润滑脂可以长时间不需要重新补给。
②润滑脂自身可用于密封，防止水和尘土进入，很容易在润滑部位形成密封。
③因为润滑脂工作范围比较大，所以使用一种润滑脂时可以满足温度范围相对大的需求。
④ 它能够给低速转动、高负荷、冲击负载的滚动部件提供良好的润滑。
⑤长时间转动的润滑部位还有油膜，防锈和防腐效果好。
2 缺点
①润滑脂处理有点困难，如难加注、更换和清洗。
②一旦有水和其他杂物混到润滑脂中，很难将它们从润滑脂中清除。
③润滑脂流动性差，散热不好。
④润滑脂不能用于快速旋转的设备。
⑤润滑脂黏滞性强，启动力矩大，能源消耗大。
三 润滑脂的分类
1 按组成分类
2 按应用条件分类
四 润滑脂的性能指标和试验方法
1 锥入度
锥入度反应润滑脂的软硬程度，是设备润滑选择润滑脂的重要指标之一。
2 滴点
滴点是指润滑脂从固态变成液态的温度；是用以反应润滑脂高温使用性能的指标之一。
3 低温相似黏度和低温转矩
低温相似黏度，单位；Pa*s ，反应低温流动性能。
低温转矩；N*m，反应润滑脂低温状态下的工作能力。
4 润滑脂的常温压力分油和高温钢网分油
常温压力分油：反映润滑脂常温条件下的胶体安定性能。
高温钢网分油：反映润滑脂高温条件下的胶体安定性。
5 延长工作锥入度
延长工作锥入度是指润滑脂在工作条件下经过10万次剪切之后的锥入度测定值。与其60次工作锥入度的差值反映润滑脂的剪切安定性。
6 润滑脂的四球机实验
7 抗氧化性
8 防腐蚀性能
9 防锈性能
10 防蒸发性
11 抗水性能
12 使用寿命
第二章 基础油与添加剂
第一节 矿物润滑油基础油
一 矿物基础油分类
矿物基础油分为中性油和光亮油两种，以减压馏分油为原料加工生成的基础油叫中性油，以减压馏分油为原料加工生产高粘度的基础油叫光亮油。
1 质量等级分类
Ⅰ类基础油通常是由传统的“老三套”工艺生产制的，以物理过程为主，不改变烃类结构，生产的基础油质量取决于原料中理想组分的含量和性质。
Ⅱ类基础油是通过组合工艺（溶剂工艺和加氢工艺），以化学过程为主，不受原料限制，热安定性能好，抗氧化性能好。
Ⅲ类基础油是通过全加氢工艺制的，
Ⅳ类基础油是指聚@-烯烃合成油。
Ⅴ类是指除此之外的合成油、植物油、再生基础油等传统基础油。
基础油的技术要求；热安定性能好、低挥发性、高黏度指数，低硫无硫，低粘度，环境友好。
该标准按照黏度指数分为低黏度指数，中黏度指数，高黏度指数，很高黏度指数，超好黏度指数。
第二节 合成润滑油基础油
一 概述
合成润滑油是通过化学方法得到的。
1 合成润滑油的分类
（1）合成烃类 聚丁烯
（2）聚醚油类
（3）酯类
（4）磷酸酯类
（5）硅油类
（6）卤化烃类
2 合成润滑油的性能特点
（1）具有良好的耐高温性能
（2）具有良好的低温性能和黏温性能
（3）具有低的挥发损失
（4）某些合成油具有难燃性
（5）其他特殊性能
①含氟润滑油具有良好的化学稳定性能
②聚苯及聚苯醚类具有抗辐射性能
③酯类和聚醚类合成油具有生物降解能力
④高密度
二 合成润滑油的生产
1 酯类油的的生产
酯类油是由有机酸和醇在催化剂作用下酯化脱水合成的。酯化得到粗酯，经过过滤、洗涤、蒸馏等工艺程序。
酯类油的优点：良好的黏温性能；倾点低，低温流动性好；使用温度高，家抗氧化添加剂后稳定性能和热安定性比矿物油好；能与矿物油和其他各种合成油互溶；良好的抗磨损、抗擦伤及耐摩擦性能；挥发性低，无毒，具有良好的生物降解能力。
缺点：多数酯类油只能得到级别低的；与密封材料兼容性不好，只能与少数的丁腈橡胶、聚四氟乙烯等相容；与多数涂料不相容；水解稳定能差；防腐性中等。
2 聚丁烯合成油的生产
聚丁烯是以异丁烯为主和少量的正丁烯共聚而成的液体。
3 聚醚类合成油的生产
聚醚润滑油有三类；水溶性聚醚，水不溶性聚醚，油溶性聚醚。聚醚类润滑油具有高润滑，高闪点和高粘度指数，低挥发和低倾点，对金属和橡胶的作用性小，能在高温下使用。
聚醚类高温润滑油、齿轮油、压缩机油、抗燃液压油、制动液、金属加工液以及特种润滑油基础油，是合成润滑剂家族中应用最广、产量最大的一种。
第三节 润滑油添加剂
更具用途，添加剂分为，改良剂，油保护剂，表面保护剂。
一 改良剂
改良剂可分为；黏度指数改进剂、降凝剂和密封-膨胀改进剂。
1 黏度指数改进剂
工作原理；黏度指数改进剂是一种油溶性高分子链状聚合物，当溶解在润滑油中时，在低温时以丝状存在，对油品的黏度影响不大，随着温度的升高，丝状物展开，对油品有严重的阻碍作用，使低温流动性能降低。黏度指数增加。
黏度指数改进剂主要适用于调制多级内燃机油，其次用于调制低温性能好的液压油、液力传动油等。
黏度指数改进剂在石油添加剂中是仅次于清净分散剂位居第二。
优点：
① 改善油品的黏温性能。
② 省油，与单机油相比多级油能降低润滑油和燃料油的消耗。
③ 降低磨损。
④ 简化油品。
⑤ 合理利用资源。
二 油保护剂
油保护剂包括抗氧抗腐蚀剂，金属减活剂，抗泡剂，乳化剂和抗乳化剂。
1 抗氧抗腐蚀剂，抗氧化剂分为游离基终止剂，过氧化物分散剂，金属减活剂。
抗氧抗腐蚀剂的产量仅次于清净分散剂和黏度指数改进剂而位居第三位，主要用于内燃机有，其次用于齿轮油、液压油等工业润滑油，可以抑制油品的氧化。
2 抗泡剂
（1）油品发泡的原因
油品使用了各种添加剂，特别是一些具有表面活性的添加剂。
油品本身的变质。
油品急速吸入空气并循环。
油温上升和压力下降而释放出空气。
含有空气的润滑油高速旋转。
（2）油品发泡的危害
油泵的效率下降，能耗增加，性能变差。
破坏润滑油的正常润滑状态，加速机械磨损。
润滑油与空气接触面积增大，促进了润滑油的氧化变质。
含泡润滑油被溢出。
润滑油的冷却能力下降。
（3）抗泡的方法
物理抗泡发：如用升温和降温破泡，升温使润滑油的黏度降低，油膜变薄容易破裂，
机械抗泡法：
化学抗泡法：
（4） 抗泡剂的抗泡机理
降低部分表面张力，这种观点认为抗泡剂的表面张力比发泡液小，当抗泡剂与油膜接触时，油膜的表面张力局部降低而其余部分不变。
扩张，
渗透，增加了气泡壁对空气的渗透性，减少了泡沫壁的强度和弹性，达到破
坏的目的。
（5）抗泡剂的品种
作为抗泡剂的物质不能溶于润滑油且均匀的分散在润滑油中，表面张力比润滑油小。
种类：甲基硅油、非硅抗泡剂和复合抗泡剂。
3 乳化剂与抗乳化剂
乳化剂吸附在油与水的表面，可以大幅的减少表面张力，减少界面自由能。乳化剂的特点是降低油水之间的界面张力，在界面上，表面活性剂有亲水基和亲油基分别吸附在水和油的表面，排成界面膜，防止乳化颗粒集结，促使乳化液稳定.
三 表面保护剂
表面保护剂分为：挤压抗磨剂、防锈剂、清净剂。分散剂、油性剂和摩擦改进剂。
1 油性剂和极压抗磨剂
油性剂是通过范德华力或化学键在摩擦副的金属表面上形成牢固的定向吸附膜，防止金属直接接触，从而减少了摩擦系数，减少磨损。但在金属表面承受极高压负荷，大面积金属表面直接接触，产生大量的热，油性膜被破坏，不能起到保护金属表面的作用，但是有一种能与金属反应生成化学反应膜的添加剂。可以防止金属表面擦伤，这种添加剂叫极压抗磨剂。
油性剂是由烃基和极性基团组成的有机化合物，凡能使润滑油膜强度增强，摩擦系数减少，提高极压抗磨能力，降低零部件之间的磨损的添加剂都叫油性剂。
油性剂中含有硫、氧、氮、磷等极性原子。常用的油性剂有高级脂肪酸、磷酸酯
以及含氮有机化合物。
极压抗磨剂是在高温高压的边界润滑状态下能与金属形成高熔点的化学反应膜添加剂。作用原理：在摩擦与高温下极压抗磨剂发生分解并与金属反应生成剪切应力和熔点都比纯金属低的化合物。从而防止接触表面咬合和焊接，使金属表面得到有效地保护。
极压抗磨剂分为有机硫化物、有机磷化物、氯化物和有机金属盐几大类。
硫化物的油膜强度较低，
2 防锈剂
防锈剂的作用是在金属表面形成牢固的吸附膜，以抑制氧和水与金属接触腐蚀。防锈剂的用途：一是在内燃机油、汽轮机油、液压油齿轮油中增强防锈性能，二是作为金属制品保管、封存、维修防锈油的添加剂。
3 清净分散剂
清净分散剂是在润滑油添加剂中的大类，清净分散剂包括金属清净剂和无灰分散剂两大类。清净分散剂的作用：
（1） 清净分散作用
（2） 增容作用
（3） 洗涤作用
（4） 中合作用。
清净分散剂的典型代表是石油磺酸盐、烷基酚盐、水杨酸盐、丁二酰亚胺、丁二酸酯和聚合物。前三种是有灰清净分散剂，后三种称为是无灰清净分散剂。
本章习题
1 矿物润滑油基础油分为中性油和光亮油两种，前者是以减压馏分油为原料
加工而成，后者一减压渣油为原料加工生成高黏度的基础油。
2 合成润滑油基础油分为合成烃、聚醚油类、酯类、磷酸酯类、硅油类和卤化烃类六大类。
3 含氟润滑油具有良好的化学稳定性，聚苯和聚苯醚具有良好的抗辐射性，酯类和聚醚类具有良好的生物降解能力。
4 在石油产品添加剂中，位居第一的是清净分散剂，第二的是黏度指数改进剂，第三的是抗氧抗腐剂。
第三章 润滑油应用
第一节 内燃机油
一 内燃机油的工作过程及使用要求
现代的内燃机都有自己的一套润滑系统，是由邮箱、油泵、粗过滤器、精过滤器和油管组成。
2 内燃机的工作特点
（1）温度高，温差大
（2）运动速度快
（3）负荷重
（4）受环境的影响大
3 内燃机的主要性能要求
（1）适当的黏度和良好的黏温性能。
（2）较强的抗氧化性和良好的清净分散性
（3）良好的油性和极压性
（4）良好的防腐性能
（5）良好的抗泡性能
二 内燃机油的分类
1 按黏度分类
（1）内燃机油黏度等级分类
W，适用于冬季，未加的适用于夏季，W 前的数字越小，油品的黏温性能越好，低温下的使用性能越好，夏季油没有W ，数值越大，在低温下使用性能越好，黏温性能越好，多级内燃机有与单机内燃机油的区别主要是黏温特性，多级内燃机有的黏度指数大于130，而单机内燃机油的黏度指数为75——100，单级油适用于夏季或冬季，多级油适用于夏冬两季。
2 内燃机油的黏度选择
选择汽油的黏度等级主要依据的是发动机的使用环境温度。黏度是内燃机油牌号划分的主要依据，也是重要的使用性能指标。
3 按质量分类
三 主要内燃机油的品种
1 汽油机油
汽油机油不论数量上还是质量上，都占有特殊的位置，被认为是带动整个润滑油技术进步的几大油品之一。汽油机油档次由高到低为SA SB SC SD SE SF SG
SH SJ SL „„EC系列。
(1)汽油的牌号
类别——品种——数字
L E SC 30 L：类别（润滑油）;E组别（内燃机油）
SC品种（汽油机油及质量等级）；30：黏度级别。
（2）汽油机油的要求
汽油机油提出了黏温性能、模拟性能和理化指标、发动机试验的要求和标准。
