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                                                    潤(rùn)滑油的清凈添加劑

一、潤(rùn)滑油的清凈性添加劑

    清凈劑是現(xiàn)代潤(rùn)滑劑的重要添加劑之一。20世紀(jì)30年代，因高功率柴油機(jī)發(fā)展引起的活塞環(huán)槽積炭增多及粘環(huán)等問(wèn)題，清凈添加劑隨之而出現(xiàn)。由于發(fā)現(xiàn)加有有機(jī)羧酸金屬皂類(lèi)的柴油機(jī)油解決積炭、粘環(huán)有效，故而借用一般水溶性肥皂具有“清凈性”這一術(shù)語(yǔ)，對(duì)此類(lèi)油溶性金屬皂類(lèi)添加劑取名為清凈劑。
    清凈劑基本上是由親油基、極性基和親水基團(tuán)三部分組成。從脂肪酸和環(huán)烷酸皂起始，發(fā)展至現(xiàn)有的磺酸鹽、烷基水楊酸鹽、烷基酚鹽、硫化烷基酚鹽和環(huán)烷酸鹽等多個(gè)品種，最初應(yīng)用的均為它們的中性鹽。伴隨著高功率增壓柴油機(jī)的日益增多和含硫燃料的增加，以及對(duì)清凈劑中和作用機(jī)理的了解和認(rèn)識(shí)之提高，清凈劑開(kāi)始向堿式鹽或高堿性鹽方向發(fā)展，各種清凈劑中高堿性產(chǎn)品的用量逐趨占據(jù)多數(shù)。
    清凈劑一般與分散劑、抗氧抗腐劑復(fù)合主要應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)油（包括汽油機(jī)油、柴油機(jī)油、二沖程汽油機(jī)油、鐵路機(jī)車(chē)用油、船用發(fā)動(dòng)機(jī)油等），起到酸中和、洗滌、分散和增溶等四個(gè)方面的作用。

⒈ 酸中和作用

    清凈劑所具有的堿性、高堿性的堿值，以總堿值TBN表示，用以中和潤(rùn)滑油和燃料油氧化生成的含氧酸，阻止它們進(jìn)一步氧化縮合，從而減少漆膜的的生成。也用以中和含硫燃料燃燒后生成的氧化硫，阻止它磺化潤(rùn)滑油。中和了這些無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，則也防止了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)金屬部件的腐蝕。

⒉ 洗滌作用

    在油中呈膠束的清凈劑對(duì)生成的膠質(zhì)和積炭有很強(qiáng)的吸附能力，能將粘附在活塞上的漆膜和積炭洗滌下來(lái)并分散在油中。

⒊ 分散作用

    已由清凈劑吸附并分散在油中的膠質(zhì)和炭粒等固體小顆粒，清凈性功能添加劑、，可以防止小顆粒凝聚形成大顆粒而粘附在汽缸上或沉降為油泥。特別是磺酸鹽，通過(guò)自身可以形成的兩類(lèi)屏障進(jìn)行防止：對(duì)0～20nm直徑的粒子形成延遲凝聚的吸附膜；對(duì)500～1500nm真徑的粒子則導(dǎo)致離子表面獲得同類(lèi)電荷，使之相互排斥而分散在油中，這種現(xiàn)象被稱(chēng)作雙電子效應(yīng)。

⒋ 增溶作用

    把油中不溶解的液體溶質(zhì)溶解到膠束中去即是增溶作用。清凈劑是一些表面活性劑常以膠束分散于油中，它可溶解含羥基、羰基的含氧化合物，含硝基化合物、水分等這些物質(zhì)卻是生成漆膜的中間體，當(dāng)被增溶到膠束中心，外面又包圍著形成此膠束的添加劑分子，因而阻止了進(jìn)一步氧化、縮合，減少了漆膜與積炭的生成。但清凈劑的增溶作用較之無(wú)灰分散劑要小得多。

    清凈劑的增溶作用、本征清凈作用、穩(wěn)定分散作用主要與清凈分散劑基質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)（包括有機(jī)酸官能團(tuán)與烴基）有密切關(guān)系，而酸中和作用則主要與堿性組分的含量（堿度）和物理化學(xué)結(jié)構(gòu)（晶形、粒度等）有關(guān)。

二、清凈性添加劑磺酸鹽

    磺酸鹽是清凈劑中使用較早、應(yīng)用較廣和使用量最多的一種。按原料來(lái)源不同，可分為石油磺酸鹽和合成磺酸鹽兩大類(lèi)。按堿值來(lái)分，有中性或低堿值磺酸鹽，中堿值磺酸鹽和高堿性磺酸鹽。按金屬種類(lèi)分則有磺酸鈣鹽、磺酸鎂鹽、磺酸鈉鹽和磺酸鋇鹽，作為清凈劑以磺酸鈣鹽用量最多，廿世紀(jì)七十年代以來(lái)，磺酸鎂鹽因其灰分重量較輕適應(yīng)低灰油要求、燃燒后生成的積炭比較松軟，加之防銹性好、用于高檔汽油機(jī)油容易通達(dá)MSⅡD銹蝕試驗(yàn)，因而逐步開(kāi)始發(fā)展。

    磺酸鹽的合成是把烷基芳烴用發(fā)煙硫酸或SO3氣體磺化，在促進(jìn)劑的作用下再金屬化生成各種堿性的磺酸鹽。石油磺酸鹽磺化原料一般來(lái)自石油的潤(rùn)滑油餾份的硫酸精制副產(chǎn)物，合成磺酸鹽的磺化原料則源自洗滌劑廠的副產(chǎn)物、重烷基苯以及用α-烯烴與苯烷基化后的產(chǎn)物（即烷基苯）。

    磺酸鹽的生產(chǎn)工藝在金屬清凈劑中屬於研究得最為領(lǐng)先的，尤其是磺酸鹽金屬化工藝的研究工作可稱(chēng)得相當(dāng)充分。金屬化一般多采用活性較高且價(jià)廉的甲醇（或乙醇）為主要促進(jìn)劑，并可采用同時(shí)通入NH3等強(qiáng)化措施，使金屬化和碳酸化反應(yīng)能更順利地進(jìn)行。

    磺酸鹽的堿性組分含量（或堿值等）可有較大的伸縮范圍。其金屬比由1～20以上都能相當(dāng)穩(wěn)定。因此，磺酸鹽可以較容易地改變其金屬比、以及烴基結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)一步適當(dāng)調(diào)整其各方面的清凈分散性能，以適應(yīng)不同使用要求。如低堿度的磺酸鹽對(duì)煙灰等的分散作用更好些，而高堿度的磺酸鹽則具有較好的中和能力和高溫清凈性。此外，磺酸鹽能牢固吸附鐵金屬表面形成不易透水的保護(hù)膜，保證它具有了良好的防銹性能，帶有較短側(cè)鏈的磺酸鹽的防銹性更好些。

    在使用性能方面，磺酸鹽的主要缺陷是其抗氧化性能差。在苛刻的高溫條件下，中和速度不如水楊酸鹽和酚鹽。遇有水分時(shí)抗乳化性或分水能力也較差些。高堿度鹽的膠團(tuán)不太穩(wěn)定，當(dāng)與膠團(tuán)較為穩(wěn)定的水楊酸鹽或硫化烷基酚鹽等混對(duì)時(shí)，較易引起膠團(tuán)受到一定破壞而產(chǎn)生少量沉淀。當(dāng)以磺酸鹽作為主要金屬清凈劑調(diào)制復(fù)合配方時(shí)，要考慮與其他添加劑組分的恰當(dāng)復(fù)合，以保證磺酸鹽添加劑的全面良好的使用效能。