摘要：随着发动机工作时间的增加，机油质量会发生变化甚至变质不能使用，机油质量好坏直接关系到发动机的工作性能。机油主要由基础油和添加剂两种成分组成，添加剂起到改善并提高机油性能的作用，本文着重介绍了机油添加剂的种类与作用。
关键词：汽车 机油 添加剂
引言：20世纪30年代前，发动机油很少使用添加剂，基础油基本能满足使用要求；随着发动机单位功率发展，换油期延长，高速公路发展，交通拥堵加剧，排放法规升级等要求提升，带来活塞环沉积物增多，腐蚀，积碳，低温和高温油泥等系列问题，因此各添加剂公司开发清静剂，分散剂，抗氧抗腐剂，极压抗磨剂，摩擦改进剂，粘度指数改进剂，降凝剂，抗泡剂等系列添加剂改善和提高机油性能，添加剂技术发展已成为机油技术中重要部分。近年来，随着环保要求的提高和达到节能的目的，对润滑油的要求越来越高，润滑油产品也日趋高档化，添加剂的品种和需求量也得到快速发展。
1.添加剂
1.1．粘度指数改进剂
粘度指数改进剂又叫增粘剂，主要用于内燃机油、液压油、自动传动液和齿轮油中。粘度
关键词：汽车 机油 添加剂
引言：20世纪30年代前，发动机油很少使用添加剂，基础油基本能满足使用要求；随着发动机单位功率发展，换油期延长，高速公路发展，交通拥堵加剧，排放法规升级等要求提升，带来活塞环沉积物增多，腐蚀，积碳，低温和高温油泥等系列问题，因此各添加剂公司开发清静剂，分散剂，抗氧抗腐剂，极压抗磨剂，摩擦改进剂，粘度指数改进剂，降凝剂，抗泡剂等系列添加剂改善和提高机油性能，添加剂技术发展已成为机油技术中重要部分。近年来，随着环保要求的提高和达到节能的目的，对润滑油的要求越来越高，润滑油产品也日趋高档化，添加剂的品种和需求量也得到快速发展。
1.添加剂
1.1．粘度指数改进剂
粘度指数改进剂又叫增粘剂，主要用于内燃机油、液压油、自动传动液和齿轮油中。粘度
指数改进剂不仅能稠化基础油，改善油品的粘温性能，使油品具有良好的高温润滑性和低温流动性，而且可降低燃料和润滑油的消耗，实现油品通用化。
汽车抗磨剂 液体粘度表示液体阻止运动的能力，温度对基础油粘度影响较大，通常温度升高粘度下降，温度下降粘度升高，对于发动机而言，机油高温粘度太低会产生磨损，低温粘度太高，车辆启动困难。即使使用高粘度指数的基础油，通常其机油产品不能同时满足夏季和冬季使用温度环境，换季时需要更换，因此现代机油都要添加粘度指数改进剂改善基础油的粘温特性。
添加粘度指数改进剂都是油溶性的链状高分子化合物，在高温下高分子化合物分子线卷伸展，其流动力学体积增大，导致液体内摩擦增大，即粘度增加，弥补基础油由于温度升高而粘度降低的基本特性；反之，在低温下高分子化合物分子线卷收缩卷曲，其流动力学体积变小，导致液体内摩擦变小，即粘度相对变小。
目前主流的粘度指数改进剂有OCP（Olefin Co-Polymer）已丙共聚物，PMA聚甲基丙烯酸酯（Polymethacrylate），SDC异戊二烯苯乙烯线性共聚物（Styrene-Isoprene linear Polymer）。
基础油属于牛顿液体，粘度与剪切速率无关，加入粘度指数改进剂后的油品，成为非牛
汽车抗磨剂 液体粘度表示液体阻止运动的能力，温度对基础油粘度影响较大，通常温度升高粘度下降，温度下降粘度升高，对于发动机而言，机油高温粘度太低会产生磨损，低温粘度太高，车辆启动困难。即使使用高粘度指数的基础油，通常其机油产品不能同时满足夏季和冬季使用温度环境，换季时需要更换，因此现代机油都要添加粘度指数改进剂改善基础油的粘温特性。
添加粘度指数改进剂都是油溶性的链状高分子化合物，在高温下高分子化合物分子线卷伸展，其流动力学体积增大，导致液体内摩擦增大，即粘度增加，弥补基础油由于温度升高而粘度降低的基本特性；反之，在低温下高分子化合物分子线卷收缩卷曲，其流动力学体积变小，导致液体内摩擦变小，即粘度相对变小。
目前主流的粘度指数改进剂有OCP（Olefin Co-Polymer）已丙共聚物，PMA聚甲基丙烯酸酯（Polymethacrylate），SDC异戊二烯苯乙烯线性共聚物（Styrene-Isoprene linear Polymer）。
基础油属于牛顿液体，粘度与剪切速率无关，加入粘度指数改进剂后的油品，成为非牛
顿液体，粘度随剪切速率变化，如果粘度指数改进剂的高分子化合物在剪切应力作用下主链断裂，粘度下降，称为永久粘度损失，机油不能保持原来的粘度等级，将导致磨损和油耗不利影响；如果粘度指数改进剂的高分子化合物在剪切应力作用下仅使聚合物的无规线团产生定向排列的粘度损失是可逆的，示意图见图2。
剪切稳定指数SSI%用来表征聚合物永久粘度损失，其值要求越小越好。剪切稳定指数SSI%=（新油粘度—剪切后油粘度）/（新油粘度—基础油粘度），其中粘度指均指100度。
机油成品系非牛顿液体，用低剪切毛细管测定运动粘度，不能反映发动机在高温（150度）和高剪切速率（106S-1）工作条件下的粘度，研究证明高温高剪切粘度与发动机轴承的磨损有较好的相关性。
1.2．清净剂
清净剂基本结构是由油溶基，极性基和亲水基团3部分组成，是典型的表面活性剂。
机油在缸壁受到高温薄层氧化形成漆膜附着在活塞裙部，形成沉积物，停留在活塞环槽内，需要清净剂将其洗涤入油中防止粘环，同时清净剂将中和串气带来的酸防止腐蚀。
目前主要使用的机油清净剂是磺酸盐，硫化烷基酚盐和烷基水杨酸盐3类，
1.3．无灰分散剂
剪切稳定指数SSI%用来表征聚合物永久粘度损失，其值要求越小越好。剪切稳定指数SSI%=（新油粘度—剪切后油粘度）/（新油粘度—基础油粘度），其中粘度指均指100度。
机油成品系非牛顿液体，用低剪切毛细管测定运动粘度，不能反映发动机在高温（150度）和高剪切速率（106S-1）工作条件下的粘度，研究证明高温高剪切粘度与发动机轴承的磨损有较好的相关性。
1.2．清净剂
清净剂基本结构是由油溶基，极性基和亲水基团3部分组成，是典型的表面活性剂。
机油在缸壁受到高温薄层氧化形成漆膜附着在活塞裙部，形成沉积物，停留在活塞环槽内，需要清净剂将其洗涤入油中防止粘环，同时清净剂将中和串气带来的酸防止腐蚀。
目前主要使用的机油清净剂是磺酸盐，硫化烷基酚盐和烷基水杨酸盐3类，
1.3．无灰分散剂
过去机油清净剂和分散剂统称为机油清净剂和分散剂，金属清净剂也具备一定的分散能力，但无法解决低温油泥问题，60年代发明的聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂才圆满地解决低温油泥问题，至此不含金属元素的无灰分散剂已单独成为机油5类添加剂之一。
无灰分散剂的作用主要是分散、增溶油品中生成的积碳、油泥和酸性氧化产物，分散剂分子屏蔽积碳和胶状物相互聚集，通过电荷斥力胶溶更大粒子分散，增加溶解不溶于油的液体极性物质。高分子无灰分散剂在保持良好低温分散性能的同时，大幅度提高了产品的热稳定性能和高温清净性能，更适于调制高档内燃机油。目前，无灰分散剂正向多功能、高性能方面发展。
1.4．抗氧防腐剂
抗氧剂是应用范围极其广泛的一类添加剂。抗氧防腐剂主要包含过氧化物分解剂，链中止剂，金属减活剂。近年来，随着高档润滑油在控制粘度增长、沉积物降低、减少阀系磨损等方面的苛刻要求，对抗氧剂的性能也提出了更高的要求。
过氧化物分解剂分解机油使用过程中产生具有腐蚀金属材料的氧化产物，代表产品二烷基二硫代磷酸锌-ZDDP( Zinc diakyl dithiophosphate)，ZDDP来源醇和五硫化二磷反应生成硫磷酸，再与氧化锌反应生成二烷基二硫代磷酸锌。由于传统的烷基酚类和胺类抗氧剂在高
无灰分散剂的作用主要是分散、增溶油品中生成的积碳、油泥和酸性氧化产物，分散剂分子屏蔽积碳和胶状物相互聚集，通过电荷斥力胶溶更大粒子分散，增加溶解不溶于油的液体极性物质。高分子无灰分散剂在保持良好低温分散性能的同时，大幅度提高了产品的热稳定性能和高温清净性能，更适于调制高档内燃机油。目前，无灰分散剂正向多功能、高性能方面发展。
1.4．抗氧防腐剂
抗氧剂是应用范围极其广泛的一类添加剂。抗氧防腐剂主要包含过氧化物分解剂，链中止剂，金属减活剂。近年来，随着高档润滑油在控制粘度增长、沉积物降低、减少阀系磨损等方面的苛刻要求，对抗氧剂的性能也提出了更高的要求。
过氧化物分解剂分解机油使用过程中产生具有腐蚀金属材料的氧化产物，代表产品二烷基二硫代磷酸锌-ZDDP( Zinc diakyl dithiophosphate)，ZDDP来源醇和五硫化二磷反应生成硫磷酸，再与氧化锌反应生成二烷基二硫代磷酸锌。由于传统的烷基酚类和胺类抗氧剂在高
温条件下易失去活性，其使用范围受到限制，而仅仅使用ZDDP系列抗氧抗腐剂已经无法满足高档润滑油的抗氧化性能，各种抗高温的屏蔽酚型、胺型、有机铜盐、碱金属盐类等新型抗氧化添加剂的研制工作得到了较快的发展。
机油由于光，热和部分金属材料催化作用会产生自由基化学反应，最终生成油泥和漆膜，链中止剂可以防止和抑制机油的自由基化学反应。金属减活剂在金属材料表面形成钝化膜，防止金属腐蚀，代表产品苯并三唑（铜金属特效保护）。
1.5．摩擦改进剂
摩擦改进剂是一类能在摩擦表面形成物理吸附膜或者化学吸附膜，从而降低摩擦因数，起润滑作用，并且具有增强油膜能力的物质。摩擦改进剂是长链的碳氢化合物具有极性端基的表面活性剂，其吸附在金属表面形成膜，防止金属直接接触，从而减少摩擦和磨损。
目前高等级机油主要使用硫化二烷基二硫代氨基甲酸三聚钼盐，除减磨性外，还有抗氧化性和极压抗魔性，分子结构和作用原理见图3。
润滑油产品的发展趋势是延长换油期和提高燃油经济性，摩擦改进剂的加入可以改善摩擦副的润滑状况，能有效地减少机械的摩擦磨损，达到降低能耗的作用。
1.7．抗泡剂
机油由于光，热和部分金属材料催化作用会产生自由基化学反应，最终生成油泥和漆膜，链中止剂可以防止和抑制机油的自由基化学反应。金属减活剂在金属材料表面形成钝化膜，防止金属腐蚀，代表产品苯并三唑（铜金属特效保护）。
1.5．摩擦改进剂
摩擦改进剂是一类能在摩擦表面形成物理吸附膜或者化学吸附膜，从而降低摩擦因数，起润滑作用，并且具有增强油膜能力的物质。摩擦改进剂是长链的碳氢化合物具有极性端基的表面活性剂，其吸附在金属表面形成膜，防止金属直接接触，从而减少摩擦和磨损。
目前高等级机油主要使用硫化二烷基二硫代氨基甲酸三聚钼盐，除减磨性外，还有抗氧化性和极压抗魔性，分子结构和作用原理见图3。
润滑油产品的发展趋势是延长换油期和提高燃油经济性，摩擦改进剂的加入可以改善摩擦副的润滑状况，能有效地减少机械的摩擦磨损，达到降低能耗的作用。
1.7．抗泡剂
油品发泡原因有以下几方面，有表面活性剂添加剂，油品本身氧化，急速的空气吸入和循环，油温上升和压力下降而释放出空气，高速搅拌。
油品发泡危害性有以下几方面，油泵效率下降，能耗增加；破坏正常润滑，加速磨损；油品和空气接触面积增大，加快氧化变质；油品体积增加溢出；冷却能力下降。除物理和机械方式消泡外，添加抗泡剂是最有效的化学消泡方式，目前机油中使用较多的
1.8．复合添加剂
根据加剂量和作用，粘度指数改进剂、清净剂、分散剂、抗氧剂和摩擦改进剂称为发动机油五大添加剂，另外机油还要包含抗泡剂，降凝剂等其他添加剂
在设计一个新规格发动机油品时，要选择上述添加剂单剂中合适的组分进行复配，同时要考虑各种添加剂单体的协同作用，添加次序和温度，避免相互干扰，因此调配复合剂技术也是添加剂重要技术部分
出于上述原因和技术保密要求，添加剂公司提供给润滑油公司都是复合添加剂，除粘度指数改进剂单列外，其他添加剂以混合方式供应。
2.0．结论和建议
为满足排放标准日益严格的要求，汽车技术的发展对车用润滑油发展提出了新的要求，
油品发泡危害性有以下几方面，油泵效率下降，能耗增加；破坏正常润滑，加速磨损；油品和空气接触面积增大，加快氧化变质；油品体积增加溢出；冷却能力下降。除物理和机械方式消泡外，添加抗泡剂是最有效的化学消泡方式，目前机油中使用较多的
1.8．复合添加剂
根据加剂量和作用，粘度指数改进剂、清净剂、分散剂、抗氧剂和摩擦改进剂称为发动机油五大添加剂，另外机油还要包含抗泡剂，降凝剂等其他添加剂
在设计一个新规格发动机油品时，要选择上述添加剂单剂中合适的组分进行复配，同时要考虑各种添加剂单体的协同作用，添加次序和温度，避免相互干扰，因此调配复合剂技术也是添加剂重要技术部分
出于上述原因和技术保密要求，添加剂公司提供给润滑油公司都是复合添加剂，除粘度指数改进剂单列外，其他添加剂以混合方式供应。
2.0．结论和建议
为满足排放标准日益严格的要求，汽车技术的发展对车用润滑油发展提出了新的要求，
主要表现在：高档润滑油需求量增加，级别不断提高；为防止催化转化器催化剂中毒，润滑油必须低磷、低硫、低灰分；良好的高温抗氧化性能、清净分散性；为适应节能要求，使用多级油；开发清洁燃料发动机油，该油品在使用性能上除具备汽、柴油机油的清净性和分散性，抗氧、抗腐蚀外，还需具有更好的抗磨损性。醇类燃料发动机油还要具有良好的酸中和能力。
随着发动机功率的不断提高，燃料经济性将促使润滑油不断升级换代，环境友好的要求将推动润滑油更加清洁。顺应世界潮流，节能、低排放、无污染、长寿命将成为我国润滑油发展的方向，因此传统的润滑油添加剂越来越不能满足油品日益严格的规格要求，而开发节能、环保、无灰等高性能、多功能添加剂必将成为未来的发展趋势。
3.0参考文献
【1】史宗冈.世界汽车及其润滑油的发展与排放的相关性分析【J】.商用汽车，2002，17（2）1-6.
【2】黄文轩.润滑剂添加剂硬功指南【M】.中国石化出版社，2003.
【3】严希君. 发展燃气汽车急需专用润滑油【J】. 商用汽车，2002（3）：5-6.
随着发动机功率的不断提高，燃料经济性将促使润滑油不断升级换代，环境友好的要求将推动润滑油更加清洁。顺应世界潮流，节能、低排放、无污染、长寿命将成为我国润滑油发展的方向，因此传统的润滑油添加剂越来越不能满足油品日益严格的规格要求，而开发节能、环保、无灰等高性能、多功能添加剂必将成为未来的发展趋势。
3.0参考文献
【1】史宗冈.世界汽车及其润滑油的发展与排放的相关性分析【J】.商用汽车，2002，17（2）1-6.
【2】黄文轩.润滑剂添加剂硬功指南【M】.中国石化出版社，2003.
【3】严希君. 发展燃气汽车急需专用润滑油【J】. 商用汽车，2002（3）：5-6.
【4】王清华，杨官汉. 润滑油抗氧剂的现状与发展趋势【J】. 合成润滑材料，2000（2）：19-22.
【5】马林才.通用发动机油添加剂相互作用研究[J].西安石油大学学报（自
然科学版），2007（04）
【6】Gateau Patrick，Binet Daniel，Paille Fabrice，et a1．Simplified Process for Production ofalkenylSuccinimides orPolyalkellylsuccinimides[P]．USP 5735915，1998．
【5】马林才.通用发动机油添加剂相互作用研究[J].西安石油大学学报（自
然科学版），2007（04）
【6】Gateau Patrick，Binet Daniel，Paille Fabrice，et a1．Simplified Process for Production ofalkenylSuccinimides orPolyalkellylsuccinimides[P]．USP 5735915，1998．
发布评论