L-HV32低温液压油的研制

乔琦 吉祥

中海油气（泰州）石化有限公司

本文采用泰州石化石蜡基高压加氢基础油为原料，对黏度指数改进剂和复合添加剂进行了筛选，研制出L-HV32低温液压油。研制产品具有优异的润滑性、剪切安定性以及卓越的低温流动性，符合GB 11118.1—2011质量标准，可满足低温地区的用油需求。

随着液压传动技术的不断发展和其显著的优点，目前液压油的应用越来越广泛。液压油作为液压系统的重要组成部分之一，在系统运转过程中，除了实现能量的传递、转换和控制外，还起着系统的润滑、冷却、防锈、防腐等作用。因此，当人们把液压泵看作是液压系统的“心脏”时，液压油就被喻为液压系统的“血液”[1]。液压油质量的优劣直接影响着液压系统的灵活性、准确性和可靠性，特别对于严寒地区以及特别严寒地区（-30 ℃以下），液压系统工程机械、矿山机械、车辆和船舶等在野外作业时，由于环境温度变化大，使用条件极其恶劣，因此在冬季液压系统要求使用黏温性能、低温启动性和低温泵送性很好的液压油。设备可以在较宽的温度范围内进行最佳状态的操作，从而保证润滑油具有足够的润滑性，尽可能避免干摩擦，减少磨损，确保液压系统长时间地正常工作。

因此，低温液压油除了具有抗磨液压油的性能之外，还需具有较低的倾点、较好的低温流动性、低温稳定性以及优异的黏温特性，同时需具有较好的剪切安定性。为了满足以上要求，本文以中海油气（泰州）石化有限公司石蜡基高压加氢润滑油基础油为原料，加入抗剪切性能好的黏度指数改进剂并加入相配伍的添加剂，研制出符合GB 11118.1—2011质量标准的低温液压油L-HV32，可满足严寒地区设备用油要求。

L-HV32低温液压油的研制指标

按照GB 11118.1—2011中[2]液压油产品L-HV系列的技术要求进行L-HV32低温液压油的研制，研制指标见表1。

根据表1研制指标，对L-HV32低温液压油提出了如下性能要求：

◇具有适宜的黏度和良好的黏温性能，同时与不同功能剂有良好的配伍性，以确保低温液压油润滑性，以防止液压元件出现边界润滑、甚至发生干摩擦，加剧磨损。

◇具有良好的空气释放性、泡沫性。空气污染是造成液压油失效的原因，对移动设备液压系统而言，由于油箱体积的缩小，对油品此项性能的要求更加苛刻。

◇具有较好的氧化安定性和热稳定性。油品在高温下运行，在钢、铜等金属的催化作用下，会发生氧化，生成油泥等沉积物，过度的氧化会造成油品黏度和酸值的增长，造成阀粘结、油泥堵塞和铜腐蚀等，损害液压系统，同时使油品的寿命大大缩短。

◇具有优良的剪切安定性。对于HV、HS等液压油产品，为了提高其黏度指数，通常加入聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯等高分子聚合物作为黏度指数改进剂，这些物质的分子链较长，油液流经阀的小孔及环状缝隙时受到很大的剪切作用，往往会使高分子断链、油液黏温特性下降[3]。

表1 L-HV32低温液压油的研制指标

基础油生产工艺及性质分析

本文以石蜡基馏分油为原料，考察不同原料经加氢工艺得到的加氢基础油组分性质。再通过组成优化试验，评选出适宜用于生产L-HV低温抗磨液压油的基础油组分和方案。

基础油生产工艺

基础油生产工艺过程见图1。

基础油主要性质

以馏分油原料经加氢组合工艺分别得到1号～4号基础油和5号～7号基础油，理化性质分别见表2和表3。

图1 石蜡基润滑油加氢工艺路线

表2 石蜡基加氢基础油性质分析Ⅰ

表3 石蜡基加氢基础油性质分析Ⅱ

从表2、表3分析数据可知，表2中的石蜡基加氢基础油的性质均符合指标要求，且优于表3中基础油性质，且表2中1号、2号基础油黏度适宜、闪点高、倾点低且蒸发损失低，基础油的低温流动性良好、安全性高并且不易蒸发，可选表2中1号、2号基础油用于调合L-HV 32低温液压油。

添加剂配方的评选

黏度指数改进剂的选择

黏度指数改进剂是低温液压油配方体系中的关键，它不仅影响目标产品的黏温特性、低温性能，还直接影响着目标产品的抗剪切性能。本文选择烯烃共聚物类黏度指数改进剂A、聚甲基丙烯酸酯类黏度指数改进剂B、聚异丁烯类黏度指数改进剂C进行黏度指数改进剂的评定，不同黏度指数改进剂的基础油方案及油品性质分别见表4～表6。

表4 L-HV32低温液压油基础油方案(A1～A6)及油品性质

表5 L-HV32低温液压油基础油方案(B1～B6)及油品性质

由表4～表6可以看出，

◇A4方案在黏度指数改进剂A加剂量为5%(质量分数)时，基础油的运动黏度及黏度指数均能达到指标要求，但是低温黏度对比指标明显不富余；

◇B3方案在黏度指数改进剂B加剂量为4.5%(质量分数)时，基础油的各项指标的典型数值均能符合并优于指标要求；

◇C4方案在黏度指数改进剂C加剂量为5%(质量分数)时的各项分析数值均能够达到指标要求。

由于黏度指数改进剂的分子链较长，油液流经阀的小孔及环状缝隙时受到很大的剪切作用，使得高分子断链，油液黏温特性下降[4]，故本文针对以上方案A4、B3、C4，对不同黏度指数改进剂的剪切安定性进行了考察，结果见表7。

由表7可以看出，不同黏度指数改进剂的抗剪切能力由小到大的排序为A＜C＜B，其中在使用黏度指数改进剂方案A4时，基础油的剪切安定性不能满足指标要求；在使用黏度指数改进剂方案B3和C4时，基础油的剪切安定性能够达到指标要求。

表6 L-HV32低温液压油基础油方案(C1～C4)及油品质

表7 不同黏度指数改进剂剪切安定性的考察

复合配方的选择

HV低温液压油不仅要求具有常用液压油的抗磨性能，并且要求同时兼具卓越的低温性能。本文采用上述满足剪切安定性要求的方案，选择四大添加剂公司的复合添加剂进行复合配方的筛选，其相同配方的目标产品性能见表8。

由表8可以看出，黏度指数改进剂C的低温性能不如黏度指数改进剂B，并且黏度指数改进剂C与复合添加剂的配伍性不如黏度指数改进剂B。采用1号复合添加剂时，目标产品的酸值、氧化安定性、空气释放性、抗乳化性、旋转氧弹、水解安定性以及磨斑直径等性能都优于2号复合添加剂。

综上所述，确定L-HV32低温液压油的黏度指数改进剂优选B剂，复合添加剂优选1号。

结论

☆以石蜡基加氢基础油添加适宜的黏度指数改进剂和液压油复合剂，可以调制出满足GB 11118.1—2011标准的L-HV32低温液压油。

☆经过试验对比，得出黏度指数改进剂的剪切安定性由小到大依序为A＜C＜B。

☆经过添加剂复配试验，得出采用黏度指数改进剂B与1号复合添加剂的复配效果最好，目标产品满足并优于研制指标要求。

表8 低温液压油L-HV32与复合添加剂的配伍性