船用發(fā)動(dòng)機(jī)油水分離性能影響因素

　　船用發(fā)動(dòng)機(jī)油水分離性能是指船用發(fā)動(dòng)機(jī)油與水接觸時(shí)不易發(fā)生乳化，或發(fā)生乳化形成的乳化液不穩(wěn)定，在循環(huán)油柜中停留一定時(shí)間或經(jīng)分油機(jī)后即可發(fā)生油水分離的能力。水分離性能是船用柴油機(jī)油與陸用柴油機(jī)油最重要的區(qū)別之一。

　　船用發(fā)動(dòng)機(jī)油配方中的主要添加劑，如清凈劑、分散劑等均為表面活性劑，同時(shí)具有親水的極性基團(tuán)和親油的非極性基團(tuán)。船用發(fā)動(dòng)機(jī)油在使用過(guò)程中難免與水接觸，油水混合物經(jīng)攪拌將發(fā)生不同程度的乳化，破壞油膜強(qiáng)度，降低船用發(fā)動(dòng)機(jī)油的潤(rùn)滑性能和防銹性能，造成磨損及軸承故障。

　　試驗(yàn)部分

　　試驗(yàn)原料

　　API I、II 類基礎(chǔ)油（以下分別簡(jiǎn)稱 I、II類基礎(chǔ)油）、丁二酰亞胺分散劑、磺酸鹽清凈劑、烷基水楊酸鹽清凈劑、硫化烷基酚鹽清凈劑等。

　　試驗(yàn)概述

　　采用 SH/T 0619《船用發(fā)動(dòng)機(jī)油水分離性測(cè)定法》，考察 I/II 類基礎(chǔ)油、分散劑加劑量、清凈劑配伍性對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)油水分離性能的影響。該方法規(guī)定了試樣在有水存在的條件下，油與水分離能力的測(cè)定方法，適用于船用低速十字頭柴油機(jī)油及中速筒狀柴油機(jī)油。于錐型離心管試管中加入 98 mL 試樣和2 mL 蒸餾水，在18℃，以特定的攪拌器在 3 600 r/min條件下攪拌30 s，然后將油水混合物在相對(duì)離心力為 700 的條件下分離 2 h，通過(guò)觀測(cè)離心分離后的水層、乳化層體積來(lái)評(píng)價(jià)油品的水分離能力。水層越多、乳化層越少，表明油品的水分離性能越好；水層越少、乳化層越多，表明油品的水分離性能越差。

　　結(jié)果與討論

　　I/II 類基礎(chǔ)油

　　在船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品A中考察I、II 類基礎(chǔ)油對(duì)水分離性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖 1。

　　由圖 1 可見(jiàn)，當(dāng)添加劑種類及加劑量相同時(shí)，單I類、單II類、I+II 類基礎(chǔ)油的水分離性能表現(xiàn)各不相同。單I類基礎(chǔ)油配方的水分離性能表現(xiàn)相對(duì)最差，單 II 類基礎(chǔ)油配方的水分離性能相對(duì)最好，I 類 +II 類基礎(chǔ)油配方的水分離性能介于這兩者之間。這主要是因?yàn)?I 類、II 類基礎(chǔ)油中芳烴、膠質(zhì)等極性組分的含量不同。

　　分散劑加劑量

　　分散劑是一種在分子內(nèi)同時(shí)具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的表面活性劑，極易形成膠團(tuán)，具有較好的分散作用和增溶作用。船用發(fā)動(dòng)油產(chǎn)品中常用的分散劑以丁二酰亞胺為主，其化學(xué)結(jié)構(gòu)由親油基（烴基）、極性基和連接基團(tuán)三部分組成。在船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品 A 中考察丁二酰亞胺分散劑加劑量對(duì)水分離性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖 2。

　　由圖 2 可見(jiàn)，當(dāng)基礎(chǔ)油和其他添加劑種類及加劑量相同時(shí)，船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品 A 水分離性能隨著丁二酰亞胺分散劑加劑量的提高而變差。

　　分散劑單劑的水分離性能主要是由其具體結(jié)構(gòu)決定的。丁二酰亞胺分散劑具有離子型親水基團(tuán)，同時(shí)具有親油基團(tuán)聚異丁烯，可以形成較穩(wěn)定的油包水乳化液。隨著丁二酰亞胺分散劑加劑量的提高，表面活性劑的含量增加，與水的結(jié)合能力增強(qiáng)，因此水分離性能變差。

　　清凈劑配伍性

　　添加劑分子間存在著各種相互作用，如協(xié)同作用、拮抗作用等 ，合理利用添加劑的配伍性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

　　清凈劑的基本結(jié)構(gòu)是由油性的 M 部分、親水基 N 部分及兩者連接的極性基 O 部分組成，其中 M 為烴鏈，N 為磺酸基、酚羥基、水楊酸基等，O 為金屬鹽粒子，清凈劑是典型的表面活性劑，具有酸中和、洗滌、分散、增溶作用。船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品中常用的清凈劑包括磺酸鹽、烷基水楊酸鹽、硫化烷基酚鹽等。

　　烷基水楊酸鹽和硫化烷基酚鹽相對(duì)加劑量

　　烷基水楊酸鹽和硫化烷基酚鹽復(fù)配具有較好的協(xié)同效應(yīng)，在性能方面可以優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，硫化烷基酚鹽可以彌補(bǔ)烷基水楊酸鹽的抗氧抗腐性，而烷基水楊酸鹽可以彌補(bǔ)硫化烷基酚鹽的清凈性。在船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品A 中考察烷基水楊酸鹽和硫化烷基酚鹽相對(duì)加劑量對(duì)水分離性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖 3。

　　由圖 3 可見(jiàn)，當(dāng)基礎(chǔ)油和其他添加劑種類及加劑量相同時(shí)，船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品 A 水分離性能隨烷基水楊酸鹽和硫化烷基酚鹽相對(duì)加劑量的變化而不同，當(dāng)烷基水楊酸鹽和硫化酚鹽相對(duì)加劑量為 b 時(shí)，水分離性能最好。

　　磺酸鹽和硫化烷基酚鹽相對(duì)加劑量

　　磺酸鹽和硫化烷基酚鹽復(fù)配同樣具有較好的協(xié)同效應(yīng)，硫化烷基酚鹽可以彌補(bǔ)磺酸鹽的抗氧化性，而磺酸鹽可以補(bǔ)償硫化烷基酚鹽的增溶和分散作用。在船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品 B 中考察磺酸鹽和硫化烷基酚鹽相對(duì)加劑量對(duì)水分離性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖 4。

　　由圖 4 可見(jiàn)，當(dāng)基礎(chǔ)油和其他添加劑種類及加劑量相同時(shí)，船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品 B 水分離性能隨磺酸鹽和硫化烷基酚鹽相對(duì)加劑量的變化而不同，當(dāng)磺酸鹽和硫化酚鹽相對(duì)加劑量為 b 時(shí)，水分離性能最好。

　　清凈劑單劑的水分離性能主要是由其具體結(jié)構(gòu)和加劑量決定的。由于表面活性的差異，不同類型的清凈劑會(huì)表現(xiàn)出不同的水分離性能。當(dāng)兩種及以上不同類型的清凈劑復(fù)配時(shí)，必須考慮不同類型清凈劑間的配伍性對(duì)水分離性能的影響。

　　結(jié) 論

　　船用發(fā)動(dòng)機(jī)油水分離性能的影響因素較復(fù)雜。I/II 類基礎(chǔ)油、分散劑加劑量、烷基水楊酸鹽和硫化烷基鹽相對(duì)加劑量、磺酸鹽和硫化烷基酚鹽相對(duì)加劑量均會(huì)影響水分離性能。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中需綜合考慮各方面影響因素，以確保船用油具有良好的水分離性能。