聚α-烯烃航空润滑油基础油黏度衰变机理分析

第44卷第6期当代化工 Vol.44，No.6 2015年6月 Contemporary Chemical Industry June，2015

收稿日期： 2015-01-01 作者简介：费逸伟（1961-），男，江苏无锡人，教授，博士，研究方向：从事航空油料应用技术工作。E-mail：517515172@https://www.360docs.net/doc/3c17065657.html,。通讯作者：郭峰（1990-），男，硕士，研究方向。E-mail：517515172@https://www.360docs.net/doc/3c17065657.html,。

费逸伟，郭峰，姚婷，杨宏伟，郭青鹏

（空军勤务学院航空油料物资系，江苏徐州 221000）

摘要：以聚α-烯烃（PAO）基础油、2,6-二叔丁基对甲酚（T501）和p,p’-二异辛基二苯胺（Tz516）混合油样为研究对象，运用高温高压反应釜装置，模拟航空发动机工作环境，测定不同温度反应后的运动黏度，借助GC/MS 现代检测手段，根据检测到的产物分布，从分子水平推测PAO 基础油的黏度衰变机理。结果表明，高温环境中，基础油主要发生了热裂解和热氧化等反应，其中分子链的断裂是最主要的反应，产生链长较短的正构烷烃、异构烷烃和烯烃，使分子间作用力减弱，进而降低油样的运动黏度。抗氧剂T501和Tz516的加入能够极大地延缓了基础油的黏度降解。

关键词：聚α-烯烃航空润滑油基础油；2,6-二叔丁基对甲酚；p,p’-二辛基二苯胺；高温氧化；GC/MS；黏度衰变

中图分类号：TE 626.34 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1272-04

Mechanism Analysis on Viscosity Degradation of Poly α-Olefin

Aviation Lubricating Base Oil

FEI Yi-wei, GUO Feng, YAO Ting, YANG Hong-wei, GUO Qing-peng

（Department of Aviation Oil and Material, Air Force Logistics College, Jiangsu Xuzhou 221000, China ）

Abstract : Under stimulated aeroengine working condition in high temperature and high pressure reaction kettle, the kinematic viscosity of poly-α-olefin (PAO) aviation lubricating base oil with 2,6 ditbutyl-p-cresol (T501) and p,p'-diisooctyl diphenylamine (Tz516) after the reaction at different temperature was determined. Meanwhile, the composition and structure of reacted samples were detected by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) to investigate the mechanism of viscosity degradation. The results show that, under high temperature, pyrolysis and thermal oxidation of the aviation lubricating base oil can happen, the breakage of molecular chain can produce n-alkanes, iso-paraffins and olefins, which will cause intermolecular force reduce to decrease the kinematic viscosity. In addition, adding T501 and Tz516 can prevent the thermal oxidation of PAO significantly.

Key words : Poly-α-olefins aviation lubricant base fluids; 2,6 ditbutyl-p-cresol; p, p’-dioctyldiphenylamine; Thermal oxidation; GC/MS; Viscosity degradation

作为“机械运转的血液”，航空发动机的正常工作与其使用寿命在很大程度上依赖于航空润滑油的性能。众所周知，航空发动机润滑油经常处于极高的温度，在与空气及金属材料接触的强氧化条件下工作，所以对航空润滑油而言，热氧化安定性是其

最重要也是最难解决的问题[1,2]

。航空发动机润滑油主要采用全合成基础油，例如聚α-烯烃（PAO）合成润滑油基础油，这类基础油具有粘度指数高、倾点低、氧化安定性好、闪点高以及挥发度低等特点，

基本满足了现阶段航空发动机运转的苛刻要求[3-7]

。

随着飞机发动机的升级换代，其内部温度也越

来越高，其中涡轮轴承处温度最高，可达到280 o

C，

发动机刚停车时温度继续升高，甚至超过400 o

C，在这种情况下润滑油会发生一系列链反应，生成过氧化物，过氧化物再进一步反应成低分子量产物，

如醇类、醛类、酮类、羧酸类和内酯类混合物等[8-10]

，它们氧化就会缩聚生成高分子量的聚合物，严重影响其润滑效果。为提高润滑油基础油的抗氧化能力，人们选用的抗氧剂主要包括p,p’-二异辛基二苯胺（Tz516）、N-苯基-α-萘胺（NPAN）和2,6-二叔丁基对甲酚（T501）等。

为了从分子水平上深入探究航空发动机PAO 合成航空润滑油基础油在实际使用条件下的热氧化衰变规律，找出在用润滑油黏度衰变的原因，本文以PAO 基础油、PAO+T501和PAO+Tz516配方油样为研究对象，借助高温高压反应釜模拟航空发动机工况条件，采用CC/MS 联用技术分析高温反应后配方油样的结构组成，据此推测PAO 可能的黏度衰变机理，为实现润滑油的全程品质监控和在用润滑油性能变化的监测提供重要的科学依据。