PMA黏度指數改進劑對減振器油性能的影響

張遂心, 杜恭，梁依經，于海，周康，王玉玲

(1.中國石油蘭州潤滑油研究開發中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油蘭州潤滑油廠，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

近年來，隨著我國鐵路和汽車行業的快速發展，對整車及相關部件的要求越來越高[1]。減振器肩負著車輛許多重要的性能，而減振器油與減振器是一體化同壽命的，減振器油的特性直接影響行車的安全性、舒適性和穩定性。根據調研，目前鐵路、汽車和摩托車三大行業的減振器油占據總量的80%以上[2]，產品黏度指數范圍比較廣，在120～350之間，凸顯出黏度指數改進劑的選擇及加量尤為重要。

黏度指數改進劑是一種油溶性高分子化合物[3]，常用的主要有PIB、PMA、OCP和HSD四種類型，車用油配方中主要是采用OCP和PMA[4]，減振器油對黏溫性能、低溫性能、剪切性能及氧化安定性要求非常高，黏度指數改進劑是制備減振器油的最主要原材料之一[5-7]，要想同時滿足這些性能，唯有PMA類型的黏度指數改進劑能滿足要求。本文主要介紹PMA黏度指數改進劑在不同黏度基礎油、相同黏度不同類型基礎油中感受性影響，同時分析了不同加劑量對減振器油(KSA)關鍵性能的影響。

1 PMA黏度指數改進劑在不同黏度的基礎油中感受性影響

同一黏度指數改進劑在不同黏度的基礎油中感受性差別很大，表1為不加PMA黏度指數改進劑前，三種不同黏度Ⅱ類基礎油的理化性能，表2為將同一種PMA黏度指數改進劑加入到不同黏度Ⅱ類基礎油中的感受性對比，在達到黏度指數均為200的條件下，考察黏度指數改進劑PMA在不同基礎油中的感受性差異。

表1 不同黏度的基礎油理化性能

表2 PMA在不同黏度的基礎油中感受性對比

從表2可以看出，在達到黏度指數為200的基礎上，隨著基礎油黏度的增大，黏度指數改進劑需求量隨之增多，說明黏度越大，對黏度指數改進劑感受性越差。在KSA-1油品中，不加黏度指數改進劑之前，40 ℃基礎油黏度為9.1 mm2/s，黏度指數為110，加入5.5%的PMA后，減振器油黏度為13.20 mm2/s，黏度指數為202，可知在這一種低黏度基礎油中，每加入1%的黏度指數改進劑，40 ℃黏度增大0.7個單位，黏度指數增加17，傾點降低5 ℃；在KSA-2油品中，每加入1%的黏度指數改進劑，40 ℃黏度增大1.6個單位，黏度指數增加11,傾點降低3.5 ℃；在大黏度KSA-3油品中，每加入1%的黏度指數改進劑，40 ℃黏度增大2.3個單位，黏度指數增加7，傾點降低2.7 ℃。圖1可以明顯看出不同黏度減振器油對同一種黏度指數改進劑的感受性變化值，因此，隨著基礎油黏度的增大，每加入1%的黏度指數改進劑，增稠能力升高，黏度指數增長能力下降，傾點降低程度降低。

圖1 黏度指數改進劑對不同黏度減振器油性能的影響變化值

2 PMA黏度指數改進劑對相同黏度不同類型基礎油的影響

表3為PMA黏度指數改進劑對相同黏度不同類型基礎油的影響，KSA-4至KSA-8配方中的黏度指數改進劑類型、復合劑、加劑量、調制的減振器油40 ℃運動黏度等條件相同下，唯獨基礎油部分組成不一樣，最終調合得到的減振器油黏度指數、傾點及氧化安定性差別很大。由此可見，在基礎油微小組成的變化下，黏度指數改進劑的感受性有很大區別，在進行油配方設計工作中，應仔細篩選基礎油，將黏度相近的基礎油進行深入考察，做一些基礎油之間的復配工作，根據最終目標產品，兼顧經濟性，選擇最佳的基礎油組成。

表3 PMA黏度指數改進劑對相同黏度不同類型基礎油的影響

表3(續)

3 PMA黏度指數改進劑對氧化安定性的影響

PMA黏度指數改進劑不僅對減振器油的黏度、黏度指數和傾點有影響，對其氧化安定性也有顯著影響，圖2為同一黏度指數改進劑不同加劑量對減振器油氧化安定性的影響，試驗均在同批次同配方的基礎油中進行，試驗方法為SH/T 0193。可以看出，黏度指數改進劑每增加0.5%，氧化安定性就會隨之變差，當黏度指數改進劑從7%增加到7.5%，氧化安定性降低22 min，降低了4%；當黏度指數改進劑從8%增加到8.5%，氧化安定性降低了130 min，降低幅度很大，降低了23%。因此在配方研究中，PMA黏度指數改進劑加劑量應選擇合適的比例，如果為了提升黏度指數，一味地增加黏度指數改進劑比例，對減振器油的氧化安定性影響很大，可考慮換個PMA黏度指數改進劑，比增加黏度指數改進劑加劑量更有必要。

圖2 PMA加劑量對減振器油氧化安定性的影響

4 PMA黏度指數改進劑對剪切安定性的影響

4.1 不同加劑量的PMA對相同基礎油的剪切性能影響

減振器的工作就是將油品不斷剪切的過程，因此對油品的剪切性能要求很高。圖3為不同加劑量PMA黏度指數改進劑在相同的基礎油中對剪切安定性的影響，并對比了性能相同的進口PMA和國產PMA在剪切安定性上的差距。

圖3 KRL剪切變化率隨PMA黏度指數改進劑加劑量的變化

從圖3可以看出，隨著進口PMA黏度指數改進劑加劑量的增加，減振器油100 ℃運動黏度剪切變化率增大，加劑量每增加0.5%，剪切變化率提升幅度隨之增大，從0.7提升到1.8。相比進口PMA，國產PMA對減振器油的剪切變化率影響更差，加劑量每增加0.5%，國產黏度指數改進劑比進口產品在剪切變化率上高出4%左右，而且隨著加劑量的增加，剪切變化率提升幅度更大，從1.4增大到2.3。減振器油KRL剪切變化率一般要求不大于25%，市場上幾家國產PMA在其他性能與進口PMA相當的條件下，剪切安定性較差，因此只能用進口產品，建議國內黏度指數改進劑研發單位加快對PMA剪切性能的改善，早日打破使用純進口PMA黏度指數改進劑的瓶頸。

4.2 相同加劑量PMA對不同基礎油剪切性能的影響

在相同黏度指數改進劑加劑量的條件下，基礎油組分微小的變化，使得減振器油的剪切安定性差別很大。表4是PMA黏度指數改進劑對3種不同基礎油調制的減振器油剪切性能的影響，可以看出，3種減振器油40 ℃運動黏度相近的條件下，配方中基礎油組分有微小的變化，使得黏度指數與剪切性能有一定的差距，KSA-10與KSA-11的剪切性能相差4.1個單位，黏度指數相差9個單位。因此，同一種黏度指數改進劑在不同基礎油中感受性完全不一樣，建議今后在做配方研究時，盡量將相同黏度基礎油考察完整，這樣精細的考察才能做出性價比高的產品。

表4 PMA對不同基礎油調制的減振器油剪切性能影響

5 結論與建議

通過本文試驗得出的結論及建議如下：

(1)隨著基礎油黏度的增大，黏度指數改進劑需求量增多，黏度越大，對黏度指數改進劑感受性越差，每增加1%的黏度指數改進劑，增稠能力隨之越強，黏度指數增長能力越來越小，傾點降低程度越來越低。

(2)在其他條件相同的條件下，隨著PMA黏度指數改進劑加劑量的增多，其氧化安定性及剪切安定性的變差幅度越大。建議黏度指數改進劑加劑量應選擇合適的比例，必要的時候可考慮換個PMA黏度指數改進劑，比一味地增加黏度指數改進劑加劑量更有必要。

(3)基礎油組成微小的變化下，對黏度指數改進劑的感受性差別很大，建議必須仔細篩選基礎油及其復配工作，選擇合適的基礎油組成，這樣精細的考察才能做出性價比更高的產品。

(4)目前考察的市場上幾家國產PMA，在其他性能與進口PMA相當的條件下，唯獨剪切安定性較差，建議國內黏度指數改進劑研發單位加快對PMA剪切性能的改善，早日打破使用純進口PMA黏度指數改進劑的瓶頸。