抗氧剂的发展现状及未来趋势

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：纵观国内外相关研究，无不表明未来润滑油抗氧剂的发展必须跟上时代的脚步。复合抗氧剂的出现不仅满足了不同润滑油对抗氧化性能的要求，同时也有助于润滑油的升级换代。同时，抗氧化效果优良的芳胺类抗氧剂由于存在毒性，也备受争议。目前，润滑油抗氧剂在改善油品质量方面起到了积极的作用，但面对社会进步、时代发展及环保要求，还有很多具体的工作要做。

在油品调和过程中，需要加入一定量的抗氧化添加剂，用来减缓油品的氧化，延长换油期。用作抗氧抗腐剂的化合物主要是一些含硫、氮、磷和金属的有机化合物以及多种烷基酚。近年来，随着高档润滑油在控制黏度增长、降低沉积物、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。传统的烷基酚类和胺类抗氧剂在高温条件下易失去活性，其使用受到限制，仅仅使用ZDDP系列抗氧抗腐剂已无法满足高档润滑油的抗氧化性能。

抗氧剂发展趋势主要为：

随着社会的进步和时代的发展，对润滑油质量的要求越来越高，对润滑油添加剂的要求也越来越高。发动机的功率越来越大，要求油品具有良好的高温使用性能；换油期的延长，要求油品有更好的氧化安定性；环保要求越来越苛刻，要求使用磷、硫含量较低的添加剂，甚至是无灰添加剂。纵观国内外相关研究，无不表明未来润滑油抗氧剂的发展必须跟上时代的脚步。

1.复合抗氧剂将成为主流

自20世纪70年代以来，对润滑油抗氧剂的研究越来越少，诸多公司把主要精力投入到复合抗氧剂的研究中。研究复合抗氧剂的目的是满足不同使用条件对润滑剂抗氧性能的要求，这主要是出于抗氧剂协同效应的考虑，包括：胺类抗氧剂和酚类抗氧剂的复合，复合胺类抗氧剂的开发，抗氧剂和金属减活剂的复配等。

如补强剂就是胺类抗氧剂和酚酯型抗氧剂的复配，能够有效提高油品的氧化诱导期。也有人开发了液态的高分子量胺类复合抗氧剂和酚酯类复合抗氧剂，主要用于提高油品的油溶性，其次是增强抗氧性能。胺类抗氧剂与硫代氨基甲酸类、钼酸酯、硼酸酯甚至碱金属盐复合都能大大提高油品的抗氧化能力。复合抗氧剂的出现不仅满足了不同润滑油对抗氧化性能的要求，同时也有助于润滑油的升级换代。

目前，复合抗氧剂在润滑油抗氧剂研究中占主导地位，未来也将是抗氧剂研究的主要方向。

2.高温抗氧剂将成为重点

机械的高速度、大功率、重负荷发展趋势将使发动机的使用温度越来越高，这也加快了油品的氧化速度，使得单纯依靠ZDDP来提高抗氧化、抗腐蚀性能的油品已不能满足在高温条件下使用的要求，这就要求开发高温情况下抗氧化性能好的添加剂。

目前，胺类抗氧剂约占抗氧剂发明专利的1/3，尤其是胺类抗氧剂缩合产物。采用烷基化萘胺和烷基化二苯胺缩合，可大大提高胺类抗氧剂的热分解温度，在高温条件下有效控制油品的热分解，广泛应用于航空润滑油中。采用硫化烷基化二苯胺的方式合成的噻吩类抗氧剂有效地提高了油品的热分解温度，使油品的使用效率大为提高。含有硫醚酚的抗氧剂应用于加氢基础油调制的油品，改善了油品的抗氧化性能，提高了油品的氧化诱导期；这也包括引入大分子量的塑料用抗氧剂，如大分子量的酚酯型抗氧剂，甚至包括单酚的多聚物。

3.高效、多效化成为热点

随着润滑油的发展，油品中的添加剂量越来越高，品种也越来越多，这就对添加剂的兼容性提出了更高的要求，也在一定程度上增加了生产成本。因此，不少经济型配方应运而生，但这需要高效、性能全面的复合添加剂。

除了复配以外，开发出多性能的单剂也成为必然要求，如具备抗氧化、抗磨损、抗腐蚀性能的添加剂。这就需要在现有的添加剂产品中引入新的基团，创造新的衍生物，或者开发出新品种的多效高效抗氧剂。石科院已经开发出一种多效添加剂，其在噻唑中引入了酚类基团，具备了抗氧化、抗磨损、抗腐蚀性能，可部分取代ZDDP。

4.低灰分甚至无灰抗氧剂成为亮点

无灰型抗氧剂是抗氧剂分子结构中不含金属元素的抗氧剂。随着机械和车辆设计技术的不断改进和向小型、高速度、重负荷、大功率方向发展，在这样的条件下，使用有灰型抗氧剂会产生灰分，并形成油泥，从而影响机器的正常工作，加速机件磨损。因此，用无灰型抗氧剂代替有灰型抗氧剂也是近年来抗氧剂研究的方向之一，如对氨基甲酸酯类抗氧剂的研究。

另外，诸多单酚、双酚的改进型产品在提高油品高温性能的同时，也坚持了产品的无灰化发展方向。

5.环境友好成为必然要求

随着物质和文化生活水平的提高，人类对环境、卫生与安全的要求也在不断提高。人们日益关注润滑油中所用添加剂的毒性和污染等问题。随着汽车尾气排放要求的日益严格，国外汽油车已普遍安装了尾气催化转化器。由于汽油中的铅以及润滑油中的磷均能引起三元催化剂中毒，使其逐渐失效，因此，为了保护催化转换器，延长汽车尾气排放合格的里程数，要求降低汽油机油的磷含量，以减少催化剂的中毒程度，这使ZDDP替代品的开发成为一个热门课题。

同时，抗氧化效果优良的芳胺类抗氧剂由于存在毒性，也备受争议。因此，开发环境友好的抗氧剂成为必然要求。

抗氧剂是一种很重要的润滑油添加剂，它的加入能够显著提高油品的氧化安定性，延长油品的使用寿命。目前，润滑油抗氧剂在改善油品质量方面起到了积极的作用，但面对社会进步、时代发展及环保要求，还有很多具体的工作要做。开发出环境友好、性能高效、作用全面的抗氧剂已经成为未来润滑油研究工作的必然要求。

抗氧剂的发展现状及未来趋势

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