不同增黏剂的性能考察

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摘要：增黏剂在发动机运转过程中，受到剪切和热解的作用，大分子发生断裂。断裂后的聚合物增黏能力明显变小，油品黏度下降，因此，增黏剂的剪切稳定性是衡量油品质量高低的关键指标之一。目前使用的增黏剂品种很多，稠化能力和剪切性能各有差异，良莠不齐，导致加剂比例、生产成本大有差别。文章通过对一些增黏剂进行剪切性能和稠化能力的评价，选出质优低成本的增黏剂进行优化生产工艺，以此降低生产成本。

关键词：增黏剂；剪切性能；稠化能力

中图分类号：TE624.82文献标识码：A

Study on Properties of Different Tackifiers

DA Yong-e， MAN Guo-yu

（PetroChina East China Lubricant Blending Plant， Taicang 215433， China）

Abstract：In the engine running process， the tackifier is subjected to shearing and thermal decomposition， then macromolecules fracture. So the thickening capacity becomes significantly smaller， and the oil viscosity decreases. Consequently，the shear stability of tackifier is one of the key indicators to measure the quality of lubricants. Now， there are more than ten kinds of tackifiers， and their thickening capacity and shear properties are different. Therefore， the additive proportion and the production cost are different greatly. In this paper， according to the evaluation on the thickening capacity and the shear properties of tackifiers， the tackifiers with high quality and low cost are select to optimize the production process and reduce the production cost.

Key words：tackifier； shear stability； thickening capacity

0引言

增黏剂是一种油溶性高分子聚合物，在室温下一般呈溶胶形态，其相对分子质量从几万到几十万，而油基础油的平均分子质量较小。当这种高分子聚合物溶解在基础油中后，会形成线团结构，且其线团体积与基础油相比要大得很多，因而使油品的黏度远大于基础油的黏度，这就是增稠的原因。在低温下，高分子聚合物以线团状存在，高分子卷曲，对基础油的内摩擦相对减少，对油品黏度影响不大；随着温度升高，其线团伸张，有效容积增大，流体力学体积和表面积增大，使基础油内摩擦显著增加，对油品流动阻碍作用增大，从而弥补了基础油由于温度上升而下降的黏度，导致油品黏度基本保持不变。增黏剂就是基于不同温度下具有的不同形态，并对黏度产生不同的影响，以增加油品黏度和改进黏温性能的。

同时，作为增黏剂使用的高聚合物在发动机运转过程中，受到剪切和热解的作用，大分子发生断裂。断裂后的聚合物增黏能力明显变小，油品黏度下降，因此，增黏剂的剪切稳定性是衡量油品质量高低的关键指标之一。

本文通过对八种进口和国产增黏剂进行剪切性能评价，为优化生产工艺提供指导依据。

1试验原理

1.1稠化能力

指将一定比例的增黏剂加入同一种HVI150基础油中后，测定该调合油的100 ℃运动黏度的增长。各种增黏剂可能含有的高分子聚合物与稀释油比例不同，但在本方法中，系指某增黏剂（含稀释油）加入1%所引起的HVI150基础油的黏度增长能力。

1.2含聚合物油剪切安定性的测定（柴油喷嘴法）

剪切安定性是增黏剂的一个重要的使用性能，它直接影响油品黏度的稳定性，是指在一定的剪切速率下通过柴油喷嘴剪切时会引起聚合物分子的降解，降解会导致试样的运动黏度降低，用黏度损失百分数表示含聚合物油的剪切安定性。

2试验过程

2.1不同增黏剂稠化能力考察

选取油厂目前使用的八种增黏剂，分别用烧杯称取1 g增黏剂，再向烧杯中加入99%的HVI150基础油，然后在规定的温度下充分搅拌溶解至均匀。然后测定HVI150基础油在加入增黏剂前后的100 ℃运动黏度，并通过公式ν=ν1-ν0M计算，

式中，M：调配油中增黏剂的百分含量；

ν0：HVI150基础油100 ℃黏度， mm2/s；

ν1：加入增黏剂后试样的100 ℃黏度，mm2/s。

计算得到稠化后运动黏度的增长值和加入相当1%增黏剂的稠化能力，试验结果如表1所示。

由表1可以看出，这八种增黏剂的稠化能力，SV -1相对其他增黏剂稠化能力最好，HIVI- 1相对较好，LZL-1稠化能力相对最差，P-1、P-2、H-1、LZL-2、LZL-3处于中间水平，稠化能力基本一致。

2.2不同增黏剂剪切稳定指数考察

分别用烧杯称取1 g增黏剂，再向烧杯中加入99%的HVI150基础油，然后在规定的温度下充分搅拌油品溶解至均匀。按SH/T 0103-2007试验方法要求对试样进行剪切性能试验，按公式SSI=（ν1-ν2ν1-ν0）进行计算，

式中，ν0：HVI150基础油100 ℃黏度， mm2/s；

ν1：油品剪切前的100 ℃黏度，mm2/s；

ν2：油品剪切后的100 ℃黏度，mm2/s。

计算得到剪切稳定指数SSI，试验结果如表2所示。

由表2可以看出，八种增黏剂的剪切稳定指数，SV-1最好，LZL-1 和HIVI-1次之，H-1和LZL-3的SSI相对较差。

2.3不同增黏剂对油品黏度的影响考察

将基础油HVI400和HVIH150BS，按照HVI 400∶HVIH150BS=10.2∶89.8的比例进行小调，向其中加入7%的相同比例的增黏剂，考察不同的增黏剂对油品黏度的影响，试验结果如表3。

由表3可以看出，在同一种基础油中分别加入相同比例的这些增黏剂后，SV-1和HIVI-1对油品黏度的增稠效果相对最好，增稠能力最大， LZL-1的增稠能力最差，P-1、P -2、H-1、LZL-2增稠能力居中，增稠效果基本一样。

2.4不同剪切次数对油品黏度的影响考察

将基础油HVI400和HVIH150BS，按照HVI400∶HVIH150BS=10.2∶89.8的比例进行小调，向其中加入7%的增黏剂后，按SH/T 0103-2007试验方法要求对基础油和小调试样进行不同剪切脉冲次数的剪切试验，考察30 min、90 min、120 min和150 min剪切脉冲次数下不同增黏剂调合油品的黏度下降情况，以考察不同增黏剂的抗剪切性能，试验结果如表4。

从表4可以看出：

一是未加增黏剂的基础油无论剪切多长时间，其黏度基本不变，说明成品油在使用过程中因为剪切而黏度下降是增黏剂引起的，所以增黏剂的质量好坏直接影响着油品的质量特性。

二是在相同的基础油中分别加入相同比例上面不同的增黏剂后，随着剪切时间的增长和剪切次数的增加，油品黏度下降率均增大。

三是从上面数据来看，用SV-1调合的油品，在相同的剪切时间和剪切次数下油品的黏度下降率相对最小，随着剪切时间和次数的增加，黏度下降率较小，抗剪切性能最好；LZL-1调合的油品的抗剪切性能相对SV-1次之，也是比较好的；用H-1调合的油品，在相同的剪切时间和剪切次数下油品的黏度下降率相对最大，随着剪切时间和次数的增加，油品黏度下降率较大，抗剪切性能最差；其他HIVI-1、P-1、P-2、LZL-2增黏剂的抗剪切性能居中。

2.5不同增黏剂的低温性能考察

增黏剂不仅改善油品的黏温性能，也对油品的低温性能有影响，尤其一些好的增黏剂能够改善油品的低温性能。将基础油HVI400和HVIH150BS，按照HVI400∶HVIH150BS=10.2∶89.8的比例进行小调，向其中加入7%的增黏剂后，考察增黏剂对油品低温性能的影响，主要通过考察-10 ℃和-15 ℃的表观黏度和倾点的变化，试验结果如表5。

从表5可以看出，加入增黏剂后，油品的倾点变化不大，在方法要求的重复性3 ℃范围之内基本一样，说明增黏剂对油品的倾点影响很小。但油品的低温表观黏度均发生了变化。

向油品中加入LZL-1、SV-1、P-2、P-1、H-1增黏剂后，油品的-10 ℃和-15 ℃的表观黏度均明显降低；加入LZL-2和 HIVI-1增黏剂后，油品的-10 ℃和-15 ℃的表观黏度均有所上升。但是加入相同比例的不同品种增黏剂后，油品的黏度差别很大，相对黏度变化比较，用SV-1和HIVI-1两个增黏剂调合油品的低温表观黏度是最好的。

2.6不同增黏剂的综合性能比较

通过以上试验，对这八种增黏剂的性能进行综合比对分析，结果如表6。

3结论

（1）增黏剂SV-1的稠化能力和剪切稳定指数SSI相对最好。用SV-1增黏剂调合的油品，黏度的稠化效果相对是最好的，同时-10 ℃和-15 ℃的表观黏度也降低了，油品经柴油喷嘴剪切试验后，黏度下降率相对较小，随着剪切时间和次数的增加，黏度损失相对较小。

（2）LZL-1增黏剂相对其他增黏剂，稠化能力较差，但剪切稳定指数SSI相对较好；用LZL-1增黏剂调合的油品，黏度的稠化效果相对最差，但-10 ℃和-15 ℃的表观黏度降低了，油品经柴油喷嘴剪切试验后，黏度下降率相对SV-1增大了一倍，相应的黏度损失百分数也增大了一倍。

（3）HIVI-1增黏剂相对其他增黏剂，稠化能力很好，剪切稳定指数SSI比较好；用HIVI-1增黏剂调合的油品，黏度的增稠效果相对较好， 因为黏度增大的多，增稠后-10 ℃和-15 ℃的表观黏度随之增大了，用增稠后的相同黏度比较，其表观黏度也是比较好的。经柴油喷嘴剪切试验后，黏度下降率相对SV-1稍差，相对其他增黏剂还是比较好的。

（4）综上来看SV-1和HIV-1的稠化能力最好，对油品的低温性能影响最好。

（5）SV-1增黏剂的抗剪切性能最好，国产增黏剂中HIVI-1的抗剪切性能也是比较好的，它们的剪切稳定指数相比其他增黏剂要好。

（6）单从增黏剂的角度来看，使用SV-1和HIVI-1增黏剂是最好的，稠化能力好，剪切稳定性好，抗剪切能力强，成本低。