類(lèi)油是由有機(jī)酸和醇通過(guò)酯化反應(yīng)而獲得的。這類(lèi)油的結(jié)構(gòu)特征是分子中都含有酯基官能團(tuán)。酯類(lèi)油主要有雙酯、多元醇酯和復(fù)酯。
第一章 概述
分子結(jié)構(gòu)中含有酯基的天然物質(zhì)-動(dòng)植物油脂數(shù)千年前就被人們用作潤(rùn)滑材料以減輕勞動(dòng)負(fù)荷，或使車(chē)輪輕快運(yùn)轉(zhuǎn)。直至20 世紀(jì)后期，這種天然油脂仍大量應(yīng)用于齒輪油、金屬切削液、金屬拉拔潤(rùn)滑劑和機(jī)床導(dǎo)軌油中。
動(dòng)、植物油脂具有良好的潤(rùn)滑性能和負(fù)荷承載能力，但抗氧化性能及低溫性能較差。30年代后期，德國(guó)的Hennan Zom 博士開(kāi)展了人工合成酯基化合物作為潤(rùn)滑劑的研究。1937 -1944 年，他試驗(yàn)和合成了3500 種酯，評(píng)價(jià)了它們的性能，并弄清了天然油脂的氧化安定性較差是由于酯分子中丙三醇分子的第二羥基所致。1938 年，伯醇，特別是三羥甲基乙烷，酯化得到的酯基液體，兼有良好的潤(rùn)滑性能和高的熱安定性。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)二元脂肪酸與長(zhǎng)鏈一元醇反應(yīng)得到的雙酯，具有作為潤(rùn)滑劑使用的良好性能。
1941~1942 年在斯大林格勒戰(zhàn)役中，由于礦物潤(rùn)滑油低溫性能搓，使得德國(guó)的戰(zhàn)車(chē)、飛機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，加速了合成潤(rùn)滑油的研究與發(fā)展。首先在魯爾區(qū)(Leuna)建立了工業(yè)化的雙酯生產(chǎn)線，但因原料關(guān)系，生產(chǎn)主過(guò)每天未超過(guò)100桶。當(dāng)時(shí)德國(guó)生產(chǎn)的雙酯是采用甲基己二酸與帶長(zhǎng)支鏈的C8 或大于C8 的醇反應(yīng)而得。產(chǎn)品主果用于與聚烯烴或礦物油調(diào)配，生產(chǎn)低凝潤(rùn)滑油，用于飛機(jī)、車(chē)輛、機(jī)槍和鐵路機(jī)車(chē)等。
1939 年，第一臺(tái)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在德國(guó)研制成功。隨后酯類(lèi)潤(rùn)滑油就一直伴隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高耐發(fā)展。
1941 年英國(guó)研制成功了首臺(tái)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)；1942 年美國(guó)按照英國(guó)技術(shù)生產(chǎn)了第一臺(tái)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。但這些早期的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑問(wèn)題未得到很好的解決。當(dāng)時(shí)，美國(guó)己有癸二酸雙酯等的生產(chǎn)，但僅作為降低粘度的添如劑用于礦物油基的液壓油中。英國(guó)力圖開(kāi)發(fā)一種高粘度指數(shù)的潤(rùn)滑油，希望能同時(shí)滿足新型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)要求和渦輪減齒輪箱高溫下的大粘度要求，對(duì)聚乙二醇和聚亞烷氧基二醇醚做了一些實(shí)驗(yàn)，但高低溫性能都不理想。
德國(guó)戰(zhàn)敗后，盟軍立即派出技術(shù)調(diào)查組進(jìn)入德國(guó)，以檢查其戰(zhàn)爭(zhēng)中的科研和工業(yè)狀況。參加調(diào)查石油組的H. L. West( 當(dāng)時(shí)的ESSO Development Company，Ltd成員)，特別注意到德國(guó)在合成潤(rùn)滑油和添加劑領(lǐng)域中的重大發(fā)展。他的調(diào)查報(bào)告激發(fā)了英美對(duì)酯類(lèi)油的加速研究工作。
由于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的第一個(gè)全合成潤(rùn)滑油是由當(dāng)時(shí)的埃索歐洲試驗(yàn)室(Esso European Laboratory )研制的。這是一種由復(fù)酯和雙酯調(diào)配而成的 EEL- 3 號(hào)油。EEL-3 號(hào)于1947完成軸承臺(tái)架試驗(yàn)和齒輪實(shí)驗(yàn)；1950 年完成100 小時(shí)減速箱運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)； 1950~1951 完成150h發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，1952 年3月被認(rèn)可符合英國(guó)DERD 2487 規(guī)格。
美國(guó)聯(lián)合薩博集團(tuán)（United Aircraft Corporation）的普拉特一惠特尼(Pratt and Whitney)飛機(jī)分部，在引進(jìn)英國(guó)羅伊爾-諾依斯燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技求的基礎(chǔ)上，研究成功了以軸流式壓縮機(jī)代替離心式壓縮機(jī)的新技術(shù)，這就使渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的推力起飛，而不需要由減速機(jī)帶動(dòng)螺旋槳機(jī)構(gòu)，因而對(duì)潤(rùn)滑油就不需要高的油膜強(qiáng)度。如之，美國(guó)的全球戰(zhàn)略，要求飛機(jī)能在-54℃的極地冬季氣候條件下起飛，1951 年，頒布了100℃粘度≤3mm2/s的低粘度航空潤(rùn)滑油標(biāo)準(zhǔn)MIL-L -7808。美國(guó)第一個(gè)符合7808 規(guī)格要求的航空潤(rùn)滑油是由當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)油發(fā)展公司(Standard Oíl Development Company)，后來(lái)的Exxon 研究和工程公司研制的全雙酯型的15 號(hào)埃索渦輪油( Essoturbo Oíl 15)，用于普惠公司的J-57發(fā)動(dòng)機(jī)上。1955年后，許多雙酯型航空發(fā)動(dòng)機(jī)油通過(guò)了MIL -L-7808 規(guī)格檢驗(yàn)。1958 年，普-惠公司的J-57發(fā)動(dòng)機(jī)在波音707飛機(jī)上首飛成功。大量民用飛機(jī)的采用，如速了雙酯型潤(rùn)滑油的迅速發(fā)展。1965 年全世界合成航空潤(rùn)滑油的需求量達(dá)到了1 萬(wàn)噸（3000000加侖/年〉。
酯類(lèi)油的種類(lèi)及特性
酯類(lèi)油除了有機(jī)酸酯以外，還有磷酸酯、硼酸酯、硅酸酯等。酯一般分為單酯、雙酯、多元醇酯及芳香酯。
單酯
單酷是指一元醇和一元脂肪酸的醋，即由天 然油脂衍生的直鏈脂肪酸和直鏈脂肪醇或支鏈脂 肪醇得到的醋。單醋具有價(jià)格便宜、粘度低、粘 度指數(shù)高、生物降解性高等優(yōu)點(diǎn)，但低溫流動(dòng)性 差，所以單獨(dú)作為基礎(chǔ)油使用并不多見(jiàn)，大多用 作金屬加工油的潤(rùn)滑性能改進(jìn)劑。但支鏈脂肪酸 單醋的低溫流動(dòng)性有很大改進(jìn)
雙酯
雙酯是指一元醇和二元脂肪酸的酯。一般是己二酸或癸二酸和c～c，的支鏈伯醇酯。這種與支鏈脂肪族醇得到的雙酯具有粘度低、粘度指數(shù)高 (VI130～150)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。一般00cc運(yùn)動(dòng)粘度為2．3mm/s一5．4mm/s，傾點(diǎn)均在一60c以下。熱氧化安定性與聚一 一烯烴(PAO)相同。
多元醇酯是新戊基多元醇酯的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由具有新戊基的多元醇，如1,1,1-三羥甲基丙烷，季戊四醇等，和一元脂肪酸酯化而成。新戊基多元醇的B位碳沒(méi)有氫，所以酯的熱氧化安定性好。多元醇酯由于酯基多，所以極性強(qiáng)，蒸發(fā)損失低，潤(rùn)滑性好。多元醇酯有優(yōu)異的熱氧化安定性和低蒸發(fā)性，可比雙酯在高50cI=一100oC的工作溫度下使用。多元醇酯主要作為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)油使用。
芳香酯
芳香酯比其它酯更便宜，而且具有沉積溶解性好的優(yōu)點(diǎn)，所以被用于往復(fù)式壓縮機(jī)油。粘度更高的偏苯三酸酯也具有同樣的效果。普通芳香酯有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，所以粘度指數(shù)低，其應(yīng)用范圍受到限制。但是通過(guò)對(duì)醇結(jié)構(gòu)的調(diào)整，可獲得粘度指數(shù)較高的酯。改進(jìn)后的芳香酯具有多元醇酯相同的耐熱性，價(jià)格便宜，可用作發(fā)動(dòng)機(jī)油。
參考資料 >