船用润滑油添加剂的作用和种类

随着柴油机强化程度的提高和劣质燃油的使用，滑油的工作条件越来越差，直链纯矿物油不再能满足柴油机的工作需要。近几十年来随着化学工业的发展，多种添加剂被加入到纯矿物油（基础油）中，形成了一种由基础油和添加剂组成的新型油品。所谓添加剂系指凡是能改善和提高石油产品的质量和给予新的性质，以满足使用及贮存性能的要求而添加的少量物质。石油添加剂的种类很多，用途也很广泛。其主要作用是：

（1）减少发动机部件上有害沉积物的形成和聚积。

（2）中和酸性物质，减少其对设备的腐蚀。

（3）防止设备及部件受到锈蚀。

（4）减少设备及部件的摩擦和磨损，延长设备及部件的使用寿命。

（5）使润滑剂的氧化和热分解延缓，延长其使用寿命。

（6）改变润滑剂的物理性质，如提高其粘度指数，改善粘温特性；降低其倾点，改善低温使用性能；减少泡沫形成等。

目前常用的添加剂按其使用性能大体分为如下几类：

1．清净分散剂（清净浮游添加剂）

在柴油机中由于工作条件恶劣，即使采用热氧化安定性很好的滑油也难免在活塞、气缸上形成积炭、漆膜等沉积物。清净分散剂有两个方面的作用，一方面，由于它具有增溶作用和抑凝分散作用，因此能阻止润滑油和燃油的氧化产物进一步缩合形成漆膜、积炭、油泥，同时能将已形成的积炭、漆膜等从零件表面洗涤下来，分散成小颗粒而悬浮在油中，保持零件的清洁。另一方面，由于它具有碱性，能中和含硫燃油燃烧后生成的硫酸及润滑油氧化产生的有机酸。由于清净分散剂对提高润滑油使用性能有很好的效果，因此，它在内燃机润滑油中得到广泛应用。通常润滑油使用性能等级越高，该添加剂的含量越大。API分类的CD级滑油添加剂含量达7～8.5%，而超CD级则达12～14%。（后面将介绍的气缸润滑油，添加剂含量更高，TBN70的气缸油达20～30%。）这些添加剂中大部分是清净分散添加剂。

清净分散添加剂的种类较多，可分为有灰与无灰两大类。如有灰的石油磺酸钙、烷基酚钙、烷基水杨酸钙，无灰的丁二酰亚胺。各种清净分散添加剂在各种作用（如增溶作用、抑凝、分散作用、中和作用）方面各有所长，而且它们使滑油的抗水、抗乳化性能变差的程度也不同，要获得较全面的清净分散性能，应适当搭配复合使用几种清净分散剂。由于使用含硫燃油，现今各种分散剂中高碱性类的用量占很大比例，其中主要是碳酸盐。这使得高碱性滑油伴有高灰分，高碱性气缸油的灰分甚至可达5～8%，这是不利的一面。当前柴油机润滑油的研究方向之一就是向低灰分方向发展。

防止高温时生成漆膜的添加剂称清净性添加剂；防止低温时生成油泥沉淀物的添加剂称分散剂。在我国统称为清净分散剂。它的作用有二：其一是洗涤作用，能够使沉积在部件上的炭烟颗粒和沥青树脂状物呈分散悬浮状态，降低积炭和油泥，保持部件清洁和防止系统堵塞。其二是中和酸性物质。这种添加剂为碱性，既可以控制油因氧化而形成的有机酸，又可中和进入曲轴箱的燃烧产物形成的无机酸，起到锈蚀抑制剂的作用。它是气缸油的重要添加剂。

2．油性剂、极压剂（抗磨剂）

油性剂和极压剂都能在边界润滑的条件下，起到减磨作用。但油性剂只能在金属表面生成物理吸附膜或化学吸附膜，只能在较低温度下起作用。极压剂则能生成反应膜。也就是磨擦面上的金属与极压剂所含的硫、磷等元素在较高温度下能相互作用生成低熔点合金，从而在苛刻条件下仍能防止金属表面擦伤、熔焊（熔着磨损）。二烷基二硫代磷酸锌除有良好的抗氧抗腐性外也具有良好的极压抗磨性。

油性剂、极压剂都能在边界条件下起到减磨作用，但它们的作用机理不同。油性剂是带有极性基团的活性物质，它能定向地吸附在金属表面上形成不易破坏的边界吸附薄膜，以降低磨损，常用的油性剂有硫化鲸鱼油、硫化棉子油等；极压剂能在高温和高负荷下分解产生活性化合物，在金属表面生成低熔点化合物，形成反应薄膜，有减少摩擦、防止擦伤、降低磨损、加强油膜承载能力的作用。其主要组成为含氯、硫、磷的有机化合物，如硫氯化石蜡、磷酸酯等。

3．粘度指数改进剂和增粘剂

有的发动机润滑油添加了增粘剂。增粘剂的作用主要是改善滑油的粘温性能。加入增粘剂的滑油叫做稠化机油。多用在户外工作的车辆中。船上救生艇柴油机也用它。稠化机油低温时粘度不会太高，使柴油机低温时仍能起动；高温时粘度不会太低，保证正常运行时气缸润滑可靠。稠化机油一个级别可冬夏两用。可节能。

这类添加剂可提高基础油的粘度，并改善其粘温特性，提高其粘度指数。加入这类添加剂的滑油称为稠化机油。对于户外使用的柴油机（如救生艇用）冬季起动温度为-30℃，正常运转后气缸温度可达200℃。稠化机油在低温时可使粘度增加不多，而在高温时变稠，以满足柴油机冬夏两季的不同需要。增粘剂不仅起到改进润滑剂的流体力学特性的作用，还用来改进润滑剂的吸附能力。其组成多为油溶性的链状高分子有机化合物，如聚甲基丙烯酸酯和聚异丁烯等。

4．消泡剂

消泡剂可以降低泡沫的表面张力，抑制泡沫的发生并使形成的气泡破裂和消失，防止生成稳定的泡沫。如二甲基硅油等。

5．降凝剂（降倾剂）

降凝剂并不改变石蜡析出的温度，只改变石蜡结构。它吸附在油中石蜡结晶表面上，使之仅能生成微小结晶，防止形成结晶网，从而改变低温流动性，降低油品的凝点。常用的有长链烷基萘等。

6．防锈添加剂和抗腐蚀剂

防锈剂的作用是依靠其自身具有的极性，吸附在金属和油的界面上形成保护层，防止水与金属接触生锈。

抗腐蚀剂保护有色金属如轴承合金表面，使其不受油氧化和燃气产生的酸的腐蚀，并能中和这些酸。