二烷基二硫代氨基甲酸钼作为润滑油添加剂的性能研究
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润滑油极压抗磨剂的主要功能是防止擦伤、烧结和磨损。
通常极压抗磨剂均为含硫、磷和氯等活性元素的添加剂,在使用中主要关注其溶解性、挥发性及价格等因素。
近年来,添加剂的环境因素亦成为关注的焦点之一,其中含氯添加剂具有腐蚀作用且对环境有害,目前较少使用。
1含氯添加剂最常用的含氯添加剂为氯化石蜡。
氯化石蜡反应活性高、极压性能好、价格低廉,因此在设备润滑和切削加工等领域得到了广泛应用。
按碳链的长短可以将氯化石蜡划分为短链(10~13个碳)、中链(10~17个碳)和长链(18~30个碳)等三大类。
应当注意的是,氯化物易水解而生成氯化氢,在高温和潮湿环境下分解失效,并可导致金属腐蚀,故在高湿度或水环境条件下不宜使用氯化石蜡作为添加剂。
氯化石蜡之所以具有极压抗磨作用,原因在于C-CI键在载荷和摩擦力作用下发生断裂,分解放出的氯与金属反应形成具有减摩抗磨作用的氯化铁保护膜:RCln+Fe→FeCl2+RCln-2氯化铁具有类似石墨和二硫化钼的层状结构,剪切强度低,具有减摩作用。
但氯化铁熔点较低,在350℃下失效,因此含氯添加剂不宜在高温条件下使用。
近年来,由于人们对健康和环保的日益重视,氯化石蜡对健康和环保的危害受到了高度关注。
研究表明,短链氯化石蜡具有致癌作用,并可导致水生生物中毒。
1985年国际病毒组织针对含12个碳、氯含量(质量分数,下同)为60%以及含23个碳、氯含量为43%的氯化石蜡进行了毒性试验,发现C12氯化石蜡具有明显的致癌作用,而C23氯化石蜡无致癌作用。
此后,短链氯化石蜡作为极压抗磨剂的使用受到了严格限制。
2含硫添加剂齿轮油最常用的含硫添加剂为硫化异丁烯,其硫含量高、活性硫多、效果好、颜色浅,作为极压抗磨添加剂在各类齿轮油和切削油中得到了广泛应用。
其他硫系添加剂有硫代酯(黄原酸乙二醇酯)、多硫化物(二苄基二硫化物和有机多硫化物)、硫化动植物油脂和磺酸盐等。
目前在工业齿轮润滑油中应用最多的是硫化异丁烯、硫磷酸酯、硫化棉籽油和硫化烯烃棉籽油等。
各类有机钼添加剂的抗磨减摩性能比较1二烷基二硫代磷酸钼(MoDTP)的抗磨减摩性能二烷基二硫代磷酸钼抗磨剂具有良好的减摩性能和抗磨性能,其摩擦学性能比较见表1。
表1 二烷基二硫代磷酸与其他抗磨剂抗磨减摩性能的比较抗磨剂摩擦系数磨斑/毫米二烷基二硫代磷酸钼0.045 0.28二烷基二硫代磷酸锌0.110 0.80磷酸三邻甲苯脂0.090 0.55硫化烯烃0.120 未测从表1可以看出,二烷基二硫代磷酸钼的减摩性与抗磨性明显优于二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)、磷酸三邻甲苯脂和硫化烯烃等抗磨剂。
也有文献报道将二烷基二硫代磷酸钼以2%外百分比添加到AN32机械油中,进行摩擦性能试验,见表2。
表2试验测试结果/N 磨斑直径/mm 摩擦系数试样PBAN32 471 1.74 0.099AN32+2%MoDTP 834 0.4 0.059 从表2可以看出加入MoDTP的润滑油具有明显的抗磨、减摩作用。
二烷基二硫代磷酸钼与ZDDP复配后能显示出很好的协同作用,具有更优的抗磨减摩性能。
2二烷基二硫代氨基甲酸钼的抗磨减摩性能将不同剂量的二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)和二烷基二硫代磷酸钼(MoDTP)分别添加到100N的基础油中,考察摩擦系数,试验结果见表3表3不同有机钼添加剂的摩擦系数的对比编号组成摩擦系数1 100N的基础油0.162 100N的基础油+250PPm(Mo%)的MoDTC 0.143 100N的基础油+500PPm(Mo%)的MoDTC 0.084 100N的基础油+500PPm(P%)的MoDTP 0.095 100N的基础油+500PPm(Mo%)的MoDTC+1000PPm(P%)的ZDDP 0.05从表3可以看出,加入的二烷基二硫代氨基甲酸钼随着剂量的增加,摩擦系数变小;加入相同剂量的二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼,发现二烷基二硫代氨基甲酸钼的减摩性能优于二烷基二硫代磷酸钼添加剂;并且二烷基二硫代氨基甲酸钼与ZDDP复配具有很好的减摩效果。
二烷基二硫代氨基甲酸盐的合成与性能研究作者:曹珊珊来源:《中国化工贸易·上旬刊》2016年第08期摘要:二烷基二硫代氨基甲酸盐作为一种多效的添加剂,因此其具有良好的抗磨等性能,如果其他的化合物例如二烷基二硫代磷酸锌混合使用,则效果更为明显。
本研究则对其合成及性能做出了分别阐述。
关键词:二烷基二硫代氨基甲酸盐;合成方法;性能;研究1 引言如今随着我国经济水平的提高,人民生活水平也得到了改善,汽车也逐渐代替以前的自行车成为人们日常出行的主要交通工具。
而随着汽车发动机的功率的不断提高,因此对汽车润滑油的抗氧化抗磨性以及使用寿命也提出来更高的要求。
而且,现在环境污染日益严重,人们对环境的检测以及保护也对汽车排放量的要求也越来越严格。
然而如今在发动机中使用二烷基二硫代磷酸锌由于其成本低和具有良好的抗氧化及抗腐蚀性能使得无法被其他产品所取代。
所以找到可以代替ZnDDP的添加剂并且还可以将油品进行提高使其抗氧化性能更加显著成为了降低磷含量的有效途径。
而二烷基二硫代氨基甲酸盐又具备着很好的抗压抗氧化性能,所以也就成为了新的添加剂的最佳添加剂。
2 二烷基二硫代氨基甲酸盐的合成方法二烷基二硫代氨基甲酸盐由于其无灰抗氧、耐磨等多方面的性质影响,所以其被广泛的应用在齿轮、金属加工或一些润滑脂中,就目前而言我国T323添加剂主要使用的就是亚甲基-双(二丁基二硫代氨基)甲酸酯(ADDC),其合成的化学反应方程式为:2.1 二烷基二硫代氨基甲酸钼二烷基二硫代氨基甲酸钼即MoDTC,是一种具有油性的钼的有机化合物,其广泛的应用于内燃机油、润滑脂的减压、抗氧化添加剂等方面。
经过实践表明,如果我们在行车过程中添加有机钼润滑油不仅可以有效的降低摩擦系数,磨损率等,而且还可以使车子的抗压性能提高进2倍,并且有效的抑制油品的升温最终起到节约燃油,延长机油的使用周期等。
MoDTCL 是无机钼核与二烷基二硫代氨基甲酸的化合物,其化学结构式如下:式中X代替的是氧、硫或其他元素,R则代替的相同或不同的烷基。
一种油溶性氨基甲酸钼的合成及其在加氢基础油中的性能研究李建明,仇建伟,雷爱莲,周旭光中石油兰州润滑油研究开发中心, 兰州730060摘要:实验室中合成了一种油溶性润滑油添加剂二烷基二硫代氨基甲酸钼MoDTC,使用四球试验机、SRV试验机和PDSC评价了该产品在加氢基础油和自主配方API SL汽油机油复合剂调和的油品氧化前后的摩擦学性能。
结果表明:该剂在HVIH6基础油中具有一定的抗磨性能,在成品油中具有优良的减摩性能,在成品油的使用过程中容易发生氧化降解导致减摩性能降低。
关键词:二烷基二硫代氨基甲酸钼添加剂加氢基础油摩擦学性能1 前言当今汽车工业的发展受到四方面因素的影响:日趋严格的环境保护问题;不断提高的节能要求;对可靠的安全性和经济性的追求;以及要求延长换油期,减少维修成本。
为减少CO2的排放量和应对世界范围的石油短缺,汽车的燃料经济性问题得到发达国家的广泛重视。
自CAFE条款生效以来,汽车产业主要采用3种途径减少燃料消耗和改善排放即改变和改善发动机设计、提高燃料质量和采用润滑油节能技术[2]。
由此,API和ILSAC推出节能机油系列,并随着油品质量的升级燃料经济性要求不断提高。
短链的二烷基二硫代氨基甲酸钼(简称MoDTC)是一种粉末状固体,难溶于非极性的基础油中,随着碳链的增长,油溶性增加,目前有一种改善MoDTC 油溶性的方法,就是加入一种助溶剂,来改善这种类型化合物的油溶性。
MoDTC 在润滑油中具有优良的抗磨、抗氧、减摩、铜腐蚀低等特点,与大多数无灰型抗氧剂具有优良的抗氧化协同性能,能使油品的抗氧化能力大幅度提高,而且不容易形成油泥和沉积物,并且具有广泛的复配能力,在高温条件下不易失去活性,可用于调配各种润滑油,同时不含磷元素、热分解温度高以及降低油耗,节省燃收稿日期:2010-4-20;修改稿收到日期:2010-国家“973”基础研究资助项目编号:2007CB607606作者简介:李建明,男,硕士,高级工程师,1997年毕业于四川大学有机化学专业,2009年毕业于中国科学院兰州化学物理研究所,获硕士学位,主要从事润滑油添加剂的合成与评定工作。
二烷基二硫代氨基甲酸钼分子式以二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)为标题,本文将介绍该化合物的结构、性质和应用。
二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)是一种重要的有机钼化合物,其分子式为(Mo(S2CNR2)2,其中R代表烷基基团。
它是一种具有特殊结构的有机化合物,其中两个硫原子与钼原子形成配位键,而氨基甲酸基团与钼原子通过氮原子形成配位键。
这种结构使得MoDTC具有良好的润滑性能和抗氧化性能。
MoDTC作为一种重要的润滑剂和摩擦剂添加剂,广泛应用于润滑油和润滑脂中。
由于其独特的结构和性质,MoDTC可以降低摩擦系数和磨损,提高润滑剂的性能。
同时,MoDTC还具有良好的抗氧化性能,可以有效地保护润滑剂免受氧化和降解的影响,延长润滑剂的使用寿命。
除了在润滑剂中的应用,MoDTC还被广泛用作催化剂和催化剂的前体。
由于钼原子的特殊性质,MoDTC可以作为催化剂的活性中心,参与化学反应的催化过程。
例如,MoDTC可以催化烯烃的环化反应和氧化反应,生成环状化合物或氧化产物。
此外,MoDTC 还可以与其他金属配位形成双金属催化剂,提高催化剂的活性和选择性。
由于MoDTC具有良好的润滑性能和催化性能,它在工业领域得到了广泛的应用。
在汽车行业中,MoDTC被广泛用于发动机油和润滑脂中,提高发动机的润滑性能和耐磨性能。
在化工行业中,MoDTC被用作催化剂和催化剂的前体,参与各种化学反应。
此外,MoDTC还被应用于涂料、塑料和橡胶等领域,改善材料的性能和使用寿命。
二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)是一种重要的有机钼化合物,具有良好的润滑性能和催化性能。
它在润滑剂、催化剂和材料改性剂等领域得到了广泛的应用。
随着科学技术的发展和应用需求的不断增加,MoDTC的研究和应用前景将更加广阔。
二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼对缸套活塞环摩擦学行为的影响缸套和活塞环的摩擦学行为是发动机工作过程中重要的考虑因素之一。
研究表明,二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼等摩擦学添加剂可以显著改善缸套和活塞环的摩擦学性能。
首先,二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼可以降低摩擦系数。
实验结果显示,添加这些添加剂后,摩擦系数降低,摩擦损失减小。
这意味着添加剂可以减少缸套和活塞环之间的摩擦力,减少能量损耗。
其次,这些添加剂还可以提高摩擦副的抗磨性能。
摩擦副的抗磨性能直接影响发动机的使用寿命和可靠性。
研究发现,添加这些摩擦学添加剂后,缸套和活塞环的磨损量明显减少。
这是因为添加剂能够在摩擦过程中形成一层保护膜,减少金属间的直接接触,从而减少磨损。
此外,添加这些添加剂还可以改善摩擦副的稳定性和耐高温性能。
发动机工作时,摩擦副会受到高温和极端条件的影响,容易出现较大的摩擦和热膨胀问题。
二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼等添加剂可以形成稳定的润滑膜,降低摩擦副的摩擦和磨损,同时抵抗高温腐蚀和氧化。
综上所述,二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼等摩擦学添加剂对缸套和活塞环的摩擦学行为有显著的影响。
它们可以降低摩擦系数、提高抗磨性能,同时改善摩擦副的稳定性和耐高温性能。
这些研究结果对发动机的性能和可靠性有着重要的意义。
另外,二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼等摩擦学添加剂还具有降低摩擦副的噪音和振动的作用。
摩擦副的噪音和振动是发动机运行过程中常见的问题,对驾驶员的舒适性和发动机的运行稳定性产生不良影响。
实验研究发现,添加这些添加剂后,噪音和振动水平明显降低。
这是因为添加剂能够减少摩擦表面的不规则性,并提供更平稳的润滑效果。
此外,二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼等摩擦学添加剂还可以改善摩擦副的密封性能。
发动机中,缸套和活塞环的密封性是保证高效燃烧和降低排放的重要因素。
研究发现,添加这些添加剂后,摩擦副的密封性能得到改善,减少了燃油和颗粒物的逃逸,提高了发动机的燃烧效率。
基础油的抗氧化性能氧化是润滑油质量变坏、消耗增大和使用寿命缩短的重要原因之一。
随着润滑条件的苛刻化,要求润滑油具备良好的高温抗氧性能。
油品在氧化过程中生成过氧化物、醇、醛、酸、酯、羟基酸等物质,这些化合物可以进一步缩合生成大分子的化合物,从而引起油品的粘度增长加快;同时生成的一些不溶于油的大分子化合物,附着在摩擦副上成为漆膜,以致促成积碳的生成;生成的有机酸类产物还会造成金属的腐蚀,从而使磨损增大。
因此在润滑油调和过程中,需要加入一定量的抗氧化添加剂,用来减缓油品的氧化,延长使用寿命。
抗氧化添加剂是应用范围极其广泛的一类添加剂,几乎每一类润滑油中都有含量不等的抗氧剂。
近年来,随着高档润滑油在控制粘度增长、沉积物降低、减少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。
用做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。
抗氧剂根据其作用机理来分,可以分为过氧化物分解剂、自由基清除剂、金属减活剂等;根据官能团种类分为有机金属盐、有机铜抗氧剂、有机磷抗氧剂、有机硫抗氧剂、酚型、胺型以及杂环型抗氧剂,具体代表性的化合物见表。
润滑油抗氧剂类型及其功能官能团分类典型化合物作用机理分类作用功能ZDDP 二烷基二硫代磷酸锌过氧化物分解剂抗氧抗腐剂MDTC 二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锑、二烷基二硫代氨基甲酸酯过氧化物分解剂抗氧抗腐剂有机铜抗氧剂二烷基二硫代磷酸亚铜、油酸铜、硬脂酸铜、棕榈酸铜、环烷酸铜过氧化物分解剂/自由基清除剂抗氧抗腐剂有机磷抗氧剂烷基/芳基磷酸酯、磷酸胺、亚磷酸酯过氧化物分解剂抗氧抗腐剂有机硫抗氧剂磺酸类或硫醚、含硫芳香族化合物过氧化物分解剂抗氧抗腐剂有机钼化合物二烷基二硫代磷酸钼、钼胺络合物、二烷基二硫代氨基甲酸钼过氧化物分解剂/自由基清除剂抗氧抗腐剂酚型受阻酚、含硫酚型、酚胺型自由基清除剂抗氧剂胺型烷基化苯二胺、烷基化二苯胺、N-苯基-a-萘胺,烷基吩噻嗪自由基清除剂抗氧剂杂环型苯并三氮唑衍生物、巯基苯并噻唑衍生物、噻二唑衍生物金属钝化剂金属钝化剂润滑油抗氧剂的作用机理抗氧剂在润滑油中的主要作用是减缓油品的老化,要了解抗氧剂的作用机理必须先从润滑油的氧化机理入手,润滑油的主要组分是基础油(主要是烃类化合物),润滑油的氧化机理是遵循烃类物质的氧化机理,现代的烃类氧化机理概念是以巴赫-恩格勒的过氧化物理论和谢苗诺夫的自由基反应理论为基础,其理论已被普遍接受,根据该机理,在分子氧的存在下,反应遵循自由基链反应机理进行[1,2],烃类氧化形成了自由基和过氧化物:RH hv 或热R• + H• (1)RH+O2→ R• + HOO• (2)R• + O2→ ROO• (3)ROO• + RH → ROOH + R• (4)自由基R•与氧分子的加成反应发生的很快,其反应活化能接近于零,而ROO•与烃分子的反应则慢的多,两者的速度相差很大。
润滑脂常用功能添加剂简介在润滑脂中,除了稠化剂和基础油外,还会有各种不同的功能添加剂。
用脂肪酸制成的钙基脂中,含有一定数量的甘油,这是一种自然存在的附加成分。
甘油的存在能增强皂油结构,而使胶体分散体系更加稳定,被称为胶溶剂或结构改进剂。
水也是钙基脂不可缺少的组成部分,无水的钙基皂不吸收矿物油,也不能在矿物油中分散。
吸收一定量的水而形成水合钙基皂具有良好的亲油性和膨胀能力(即吸收矿物而膨胀的能力),从而使钙皂和矿物油形成一种具有稳定结构的润滑脂。
因此,水也被称为结构改进剂。
像甘油和水这样的胶溶剂或结构改进剂,是由制造润滑脂的基本原料带进来的。
因此一般都不把它当作添加剂来看待,通常所说的添加剂是指为改善润滑脂某方面的使用性能而添加的少量物质(如抗氧剂、抗腐蚀剂等)。
润滑脂常用添加剂有下列类型:胶溶剂、抗氧化剂、极压抗磨剂、防锈、防腐蚀剂、抗水剂、拉丝性增强剂。
润滑脂中的添加剂的类型及作用机理和润滑油是一样的,但是由于润滑脂自身流动性比不上润滑油,所以润滑脂中加入添加剂的量比较大一些。
另外,润滑脂是胶体分散体,有许多添加剂是极性化合物,加入时会造成润滑脂胶体体系的破坏,影响润滑脂稠度、滴点、分油、机械安定性等性能的变化。
因此,在润滑中评选一种理想的添加剂还是不容易的事情。
一、胶溶剂胶溶剂又称结构改善剂或稳定剂,它的作用是改善润滑脂的胶体结构,从而达到改善润滑脂的某些性能的目的。
胶溶剂是一些极性较强但分子比较小的化合物,如有机酸、甘油、醇、胺等。
水也是一种常用的结构改善剂。
胶溶剂的作用机理是:由于它含有极性基因,能吸附在皂分子极性端间,使皂纤维中的皂分子的排列距离就相应增大,使基础油膨化到皂纤维内的量增大。
此外,皂纤维内外表面增大,皂油间的吸附也就增大。
因此,在胶溶剂存在时,可使皂和基础油形成较稳定的胶体结构。
胶溶剂的类型随稠化剂和基础油而不同,如甘油是一些皂基润滑脂的结构改善剂。
锂基润滑脂中常见微量的环烷酸皂;钙基润滑脂中加少量水或乙酸钙;钡基润滑脂中加乙酸钡;膨润土润滑脂中加微量水;铝基润滑脂中加油酸等。
2021年4月沏滑油第36卷第2期Apr2021 LUBRICATING OIL V〇I36,N〇2 D O I:10.19532/21-1265/tq.2021.02.005 文章编号:1002-3119(2021 )02>0018-06二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)在低黏度高级别发动机油中的应用王澎涛,冯雅荣(太平洋联合(北京)打油化工有限公司,北京100024)摘要:为了节省能源、提高燃料经济性以及满足环保需求,汽车发动机体积越发缩小,而承受载荷却不断增加。
节能要求更 多使用低黏度润滑油,可这会导致发动机润滑油膜变薄而使磨损加剧,因而对内燃机油的减摩抗磨性提出了更高要求。
文章运用红外(IR)、高压液相色谱(HPLC)、热重天平(TGA)与差热分析(PDSC)对油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC -POUPC 1002)减摩抗磨剂进行了表征,并采用四球机、高温摩擦磨损试验机(SRV)以及微型牵引力试验机(MTM)对 MoDTC添加剂以及含有M«DTC的S N 5W-30以及0W- 16等发动机油进行润滑摩擦性能评定。
结果表明含有0.5% ~0. 7%的MoDTC(含Mo约500〜700 m&/kg)能明显提高油品抗磨减摩性能:即使在高温试验条件下,在边界润滑区和混合润滑区 也能显著降低油品的摩擦系数,提供优异的抗磨保护因此,该添加剂适合于作为低黏度高级别发动机油的减摩抗磨添加 剂使用。
关键词:燃油经济性;有机钼;抗磨性;减摩性;润滑油添加剂;摩擦系数中图分类号:TE624.82 文献标识码:AApplication of MoDTC in Low - viscosity High - grade Engine OilsWANG Peng - ta o,FENG Ya -「ong(Pacific Ocean United ( Beijing) Petrochemical Co. , Ltd. , Beijing 100024, China)Abstract:With an aim to save energy, boost fuel economy and meet a variety of environmental requirements, vehicles" crank cases have been designed smaller, while they have to support heavier loads. As is known to all, energy saving calls for low - viscosity engine oils, which may lead to thinner lubricating oil films and run a higher risk of aggravated wears within crank cases, especially in the valve train and the piston group, hence engine oil formulators have to attach great importance to finished lubricants" friction - reduction and anti - wear performances. In this paper, Infrared Spectra Analysis (IR), High Performance Liquid Chromatography (H P L C), Thermogravimetric Analysis (TG A) and Pressure Differential Scanning Calorimetry (PDSC) tests were conducted to characterize the physico - chemical properties of oil - soluble Molybdenum Dialky- Idithiocarbamate (MoDTC -POUPC 1002 ),and Four -ball Tester, Optimal SRV High Temperature Tribotester and Mini Traction Machine (M TM) were applied to evaluate the friction - reduction and anti - wear performances of MoDTC and some engine oils (SN 5W-30 and 0W- 16) containing it. As the test results show, only an addition of 0.5%〜0.7%of MoDTC (containing about 500 -700 m g/kg of M o) into engine oils can appreciably enhance lubricants' anti - wear and friction -reduction performances. Even under high temperatures, this additive can reduce friction coefficient noticeably in both boundary lubrication and mixed lubrication regimes, and provide excellent anti - wear protection. Therefore, functioning as a friction - reduction and anti - wear additive, MoDTC product is very suitable for use in low - viscosity high - grade engine oils.Key words:fuel economy;organic molybdenum compounds;anti -wear performance;friction -reduction performance;lu- bircant additive;friction coefficient〇引言为提高燃料经济性以及满足日益苛刻的环保标准,汽车发动机的体积越发缩小,可承受的载荷却不断增加。