高壓加氫環(huán)烷基橡膠油光、熱穩(wěn)定性的研究.pdf

1、克拉瑪依潤滑油廠生產(chǎn)的高壓加氫環(huán)烷基橡膠油是一種環(huán)境友好的新型橡膠油。和傳統(tǒng)的溶劑精制橡膠油相比，它有許多優(yōu)點(diǎn)，如：高的粘度指數(shù)、低的揮發(fā)性、低的芳烴含量等。但在實(shí)際使用中，廠家陸續(xù)反映KN系列高壓加氫橡膠油光、熱穩(wěn)定性尚不能完全滿足要求，油品黃變較快等缺點(diǎn)。這一問題已極大的影響了產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用和市場推廣，因此盡快尋求其黃變原因并徹底解決高壓加氫環(huán)烷基橡膠油光、熱穩(wěn)定性的問題具有重大的實(shí)際價(jià)值和理論意義。 本論文首次比較系統(tǒng)地研

2、究了高壓加氫環(huán)烷基橡膠油的光、熱穩(wěn)定性問題。首先考察了高壓加氫環(huán)烷基橡膠油在光、熱條件下，其物理性質(zhì)和化學(xué)組成的變化，其次分析研究了高壓加氫環(huán)烷基橡膠油各組分對其光、熱穩(wěn)定性的影響，并找出其在光、熱條件下變色的主要原因，最終采用碘量滴定法和紅外光譜法探討了其在光、熱條件下的氧化機(jī)理，并考察了各種橡膠油加工工藝和光、熱穩(wěn)定劑對高壓加氫橡膠油光、熱穩(wěn)定性的影響，從而為工業(yè)上解決該實(shí)際問題打下一定的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)所得主要結(jié)論如下： (1)

3、在光、熱條件下，高壓加氫環(huán)烷基橡膠油物理性質(zhì)的變化表現(xiàn)為：隨著光照、加熱時(shí)間的延長，橡膠油的物理性質(zhì)如色度號、酸值、分子量、粘度、密度以及紫外吸光度均呈逐漸增加的趨勢，折射率、C、H、S、N元素含量基本上不變，而透光率下降趨勢現(xiàn)明顯，實(shí)驗(yàn)表明其在500nm、460nm處波長透光率的變化可分別較好的反映油品在光、熱條件下顏色穩(wěn)定性的變化，故選作為評價(jià)油品光、熱穩(wěn)定性的指標(biāo)。 (2)在光照、加熱條件下，通過薄層色譜和質(zhì)譜分析，高壓加

4、氫環(huán)烷基橡膠油化學(xué)組成的變化規(guī)律如下：在紫外光照下橡膠油中的飽和烴含量有逐漸降低的趨勢，而芳香烴和膠質(zhì)含量有微量逐漸增加的趨勢。在受熱情況下橡膠油中的飽和烴和芳香烴含量均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，其中芳香烴降低的趨勢更明顯一些，而膠質(zhì)含量表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。由此可見其光氧化和熱氧化機(jī)理是不完全相同的。 (3)一種新的監(jiān)測手段同步熒光光譜首次被用于高壓加氫橡膠油芳烴組分的分離過程中。采用液固吸附色譜分離方案成功的將高壓加氫環(huán)烷基橡膠油

5、劃分為飽和烴、單環(huán)芳烴、雙環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴和極性化合物五個(gè)組分，分離的準(zhǔn)確性和有效性被采用了一系列的儀器手段加以檢驗(yàn)證實(shí)，例如：折光指數(shù)、元素分析、紅外光譜、紫外光譜、XPS光電子能譜等。 (4)極性組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成被采用了一系列的儀器手段加以鑒定，兩種相對比較新的儀器分析手段APCI/MS和XPS被用來鑒定它的結(jié)構(gòu)組成。研究表明含氧化合物諸如羰基、羥基、醛基化合物構(gòu)成了極性組分的主要組成部分，而含氮化合物、含硫化合物僅占極性

6、組分的很少一部分，其分子量分布主要集中在300-500之間，少部分分布在180-300之間。 (5)在光照、加熱條件下，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：多環(huán)芳烴和雙環(huán)芳烴是其變色的主要原因，特別是多環(huán)芳烴是變色的最主要原因，而飽和烴和單環(huán)芳烴對其顏色穩(wěn)定性影響不大，極性化合物是沉淀產(chǎn)生的主要前驅(qū)物，不同的是極性化合物對其顏色穩(wěn)定性在不同條件下表現(xiàn)出不同的行為，其在加熱條件下表現(xiàn)出一定的改善顏色穩(wěn)定性的作用，而在紫外光照下，卻產(chǎn)生相反的作用。

7、 (6)采用比較光、熱條件前后極性組分紅外光譜的變化的方法，并結(jié)合Wilt的發(fā)色團(tuán)理論分析，研究發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳烴氧化生成的氧化物是高壓加氫環(huán)烷基橡膠油變色的主要發(fā)色體。 (7)依據(jù)油品的自由基氧化機(jī)理，通過分別監(jiān)測其氧化過程中過氧化值、羰基氧化物、羥基氧化物官能團(tuán)紅外吸收光譜的變化，研究了高壓加氫環(huán)烷基橡膠油其在光、熱條件下氧化降解機(jī)理。研究表明其光、熱氧化機(jī)理既有相似的地方，也有其不同之處。兩者均遵循自由基氧化機(jī)理，都處于中等氧

8、化程度階段。然而數(shù)據(jù)顯示高壓加氫環(huán)烷基橡膠油的氧化對光更敏感一些。 (8)通過對橡膠油的不同工藝路線和加工工藝條件的考察及其加工成本考慮，推薦高壓加氫橡膠油KN4010基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工藝路線為：“克拉瑪依九區(qū)稠油減三線→三段高壓加氫→白土補(bǔ)充精制”。 (9)通過研究發(fā)現(xiàn)，添加光、熱穩(wěn)定添加劑可以提高高壓加氫橡膠油KN4010的光、熱穩(wěn)定性，其復(fù)合添加劑配方為：紫外光吸收劑UV20.01﹪+熱穩(wěn)定復(fù)合添加劑KNX-10.03