PAG基礎(chǔ)油在工業(yè)齒輪油的應(yīng)用

摘要： 現(xiàn)在許多潤(rùn)滑油實(shí)驗(yàn)室正在研究新一代基礎(chǔ)油。不管它們是對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)油的化學(xué)特性進(jìn)行了改善之后的優(yōu)化型基礎(chǔ)油，還是完全創(chuàng)新的基礎(chǔ)油，它們都改變了整個(gè)潤(rùn)滑油行業(yè)....

    現(xiàn)在許多潤(rùn)滑油實(shí)驗(yàn)室正在研究新一代基礎(chǔ)油。不管它們是對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)油的化學(xué)特性進(jìn)行了改善之后的優(yōu)化型基礎(chǔ)油，還是完全創(chuàng)新的基礎(chǔ)油，它們都改變了整個(gè)潤(rùn)滑油行業(yè)。這些基礎(chǔ)油是什么？它們適合用來生產(chǎn)工業(yè)齒輪油嗎？新的化學(xué)性質(zhì)是怎么來的？高性能基礎(chǔ)油會(huì)不會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油添加劑的使用和潤(rùn)滑油的生產(chǎn)發(fā)展造成影響？

基礎(chǔ)油供應(yīng)商正在響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)潤(rùn)滑油性能的要求，尤其是那些用于大型工業(yè)和運(yùn)輸設(shè)備的潤(rùn)滑油。供應(yīng)商們表示，聚醚合成基礎(chǔ)油（PAG）具有優(yōu)越的抗磨性和氧化穩(wěn)定性，因此非常適合用于生產(chǎn)工業(yè)齒輪油。

市場(chǎng)的推力

關(guān)于聚醚合成基礎(chǔ)油對(duì)工業(yè)齒輪油的益處的新測(cè)試結(jié)果。

數(shù)據(jù)顯示，2014年，亞太地區(qū)滿足了全球工業(yè)齒輪油的46%需求，美國(guó)滿足了22%，歐洲滿足了21%，中東和非洲總共滿足了11%。全球的齒輪油主要用于普通制造業(yè)（按重量計(jì)算占27%）、不銹鋼業(yè)（占21%）、礦業(yè)（占19%）、建筑業(yè)（占10%）、農(nóng)業(yè)（占10%），以及能源業(yè)（占10%）。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，2016年全球齒輪油總產(chǎn)量為85.9萬噸，價(jià)值55.6億美元，而在2014年全球齒輪油總產(chǎn)量為89.15萬噸，價(jià)值53億美元。IndustryARC的調(diào)查顯示，在2014年，使用傳統(tǒng)APIⅠ類和Ⅱ類礦物油生產(chǎn)的工業(yè)齒輪油有60.7萬噸，價(jià)值25億美元；使用Ⅲ類油生產(chǎn)的工業(yè)齒輪油有2.6萬噸，價(jià)值1.53億美元；使用Ⅳ類PAO油生產(chǎn)的工業(yè)齒輪油有13.9萬噸，價(jià)值14.5億美元；使用Ⅴ類PAG油生產(chǎn)的工業(yè)齒輪油有7.1萬噸，價(jià)值9.12億美元；使用酯類基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工業(yè)齒輪油有4.8萬噸，價(jià)值3.57億美元。

2016年到2021年，全球工業(yè)齒輪油需求的復(fù)合年均增長(zhǎng)率有望達(dá)到1.6%。照此看來，到了2021年，全球工業(yè)齒輪油的年產(chǎn)量將會(huì)超過93萬噸，價(jià)值達(dá)60億美元。預(yù)測(cè)高價(jià)PAO、PAG和酯類齒輪油產(chǎn)品的需求將會(huì)增加。PAG基礎(chǔ)油主要用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油、蝸桿齒輪油和極壓齒輪油。

油溶性PAG齒輪油

很多人認(rèn)為PAG基礎(chǔ)油只適合用于水基潤(rùn)滑劑。一些親水性強(qiáng)的PAG可以用于水基潤(rùn)滑劑和金屬加工液，而油溶性PAG的親水性比較弱，只能穩(wěn)定存在于油基潤(rùn)滑液。PAG的ISO粘度等級(jí)在32到1000之間，因此很適合進(jìn)行商業(yè)化。

PAG是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷或者它們的衍生物按不同比例共聚而成的。通過控制原料成分和反應(yīng)條件，可以合成均聚物、無規(guī)共聚物以及嵌段共聚物等具有不同結(jié)構(gòu)的聚合物；可以合成氧原子在主鏈，或者有丁醇末端基和乙二醇末端基等具有不同化學(xué)性質(zhì)的聚合物；也可以合成具有各種支鏈的聚合物；還可以合成具有不同物理性質(zhì)的聚合物。

人們對(duì)齒輪油適應(yīng)高速、極高負(fù)荷以及高溫工況的能力越來越看重。終端用戶的需求增加，生產(chǎn)率也不斷增加，齒輪油產(chǎn)品需要適應(yīng)各種工作條件也是必然之路。同時(shí)，終端用戶還嘗試通過減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，降低能源消耗以及延長(zhǎng)換油周期來減少維修費(fèi)用。

雖然這些趨勢(shì)都為大眾所知，但是科學(xué)文獻(xiàn)上關(guān)于基礎(chǔ)油種類對(duì)齒輪油的性能影響的例子和數(shù)據(jù)極少。因此，進(jìn)行了一項(xiàng)研究，比較了礦物油基礎(chǔ)油、酯類基礎(chǔ)油、PAO基礎(chǔ)油和PAG基礎(chǔ)油，所有基礎(chǔ)油的等級(jí)都是一般適用于工業(yè)齒輪油的ISO VG220。PAG產(chǎn)品在粘度、防銹、耐水方面表現(xiàn)優(yōu)越（ 圖表1）。

研究中觀察到即使不含添加劑，PAG產(chǎn)品也具有極優(yōu)的抗磨性。環(huán)氧乙烷的含量越高，粘度越大，PAG在潤(rùn)滑油測(cè)試中表現(xiàn)出來的抗膠合能力越強(qiáng)?！?

進(jìn)行DIN ISO 14635-1標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，能夠承受FZG齒輪油測(cè)試A/8.3/90的最高負(fù)荷等級(jí)——第12級(jí)。一種具有同樣粘度的PAO產(chǎn)品不能承受第9級(jí)負(fù)荷，同時(shí)，一種礦物油產(chǎn)品不能承受第7級(jí)負(fù)荷。

雖然PAG產(chǎn)品不使用添加劑也具有超強(qiáng)潤(rùn)滑性，但是這可能會(huì)引起潤(rùn)滑油起泡、防腐性弱等副作用。

完美的PAG

PAG產(chǎn)品的完美源于自身的條件，還是添加劑的扶持？

在實(shí)地實(shí)驗(yàn)中，PAG產(chǎn)品表現(xiàn)出比礦物油產(chǎn)品更加優(yōu)秀的性能，在正齒輪、錐齒輪，尤其是蝸桿齒輪中，PAG產(chǎn)品壽命更長(zhǎng)、用量更省?？傊?，這項(xiàng)針對(duì)無添加劑的ISO VG220基礎(chǔ)油的正面對(duì)比研究清晰地展現(xiàn)了PAG油能夠讓齒輪油具有更加優(yōu)越的性能。