随着汽车和机械工业的快速发展,对润滑油的质量要求越来越高,基础油的氧化稳定性作为润滑油的主体,对润滑油的性能影响最为显著。 由于油类在使用过程中不可避免地会氧化,生成酸、酮、酯等,形成油泥和沉积物,腐蚀设备并引起机械故障。
基础油的化学成分与基础油的氧化安定性密切相关,基础油是一种化学成分非常复杂的混合物,而基础油的化学成分是烷烃、芳烃和一些极性化合物(硫、氮化合物),不同成分及其含量对基础油氧化性能的影响是很大的。
润滑油基础油中的含氮化合物可分为碱性氮和非碱性氮,含氮化合物会使润滑油基础油的氧化稳定性变差,颜色加深,形成沉淀,其中非碱性含氮化合物的影响远大于碱性含氮化合物。 润滑油基础油中的含硫化合物主要是噻吩类化合物,当含噻吩类化合物含量较低时,润滑油基础油的氧化稳定性会变差,而当含噻吩含硫化合物含量高时,润滑油基础油的氧化稳定性会延迟。
基础油中环烷烃结构的类型也与润滑油基础油的氧化稳定性有关,随着基础油中多环环烷烃含量的增加,会对基础油的氧化稳定性产生不利影响。 结果表明,影响基础油氧化稳定性的主要因素是基础油中烃类化合物的结构和组成分布,而对于芳烃含量低(芳��含量小于1%)的基础油,基础油中饱和烃类化合物的含量是影响基础油氧化稳定性的主要因素。 对于芳烃含量高(芳烃含量大于1%)的基础油,芳烃含量是影响基础油氧化稳定性的主要因素。
芳烃和烷烃的含量分布与基础油的粘度指数有一定的关系。 多环环烷烃(PAHs)是基础油的主要成分,粘度指数较低,而线性烷烃的含量较小。 随着基础油粘度指数的增加,基础油中直链烷烃和单环环烷烃的含量也增加,润滑剂的氧化安定性也随之增加。
润滑油基础油的氧化稳定性还受到氧压、温度、金属催化剂等外部因素的影响。 在一定温度下,氧压发生变化,发现在相同温度下,润滑油基础油的氧化安定性随氧压的升高而降低。 在较高温度下,基础油的氧化安定性随着温度的升高而降低,而在低温下,基础油的氧化安定性对温度变化更敏感。 基础油在氧化过程中会受到金属催化剂的影响,不同的金属对基础油的氧化作用不同,研究表明,在已经氧化的润滑油基础油中,钢对氧化速率的影响最大,其次是铜,玻璃最慢。 在未经过氧化的润滑油基础油中,钢对氧化有严重的催化作用,而铜起初有催化作用,但经过一定时间后具有抗氧化作用。