探究：新一代堿油的熱氧化穩定性
前言：基礎油的熱氧化是在使用過程中導緻潤滑劑降解和發動機故障的主要原因。由于缺乏芳烴和多聚三烯烴，新一代基油在氧化和沉積形成方面更加穩定。
然而，與抗氧化劑和其他添加劑的相容性更值得關注，因為這些油的償付能力很差。随着油純度的提高，有時氧化性能較差，主要是由于去除硫化合物，發揮了重要的作用。
本文應用程式化DSC（PDSC）和TGA技術，研究了基礎油的熱氧化穩定性。研究對不添加添加劑和抗氧化添加劑的油進行了研究，以評估添加劑對新一代I1和I11基油氧化穩定性的反應。
用不同的加熱速率研究了堿油氧化動力學。利用峰值溫度和程式速率關系計算了試驗樣品的各種動力學參數。用PSMO資料解釋了結果的變化。
在實驗之前，DSC電池使用铟的熔點（156.6“C）以10”C/min的程式速率進行校準。然後按其他速率對铟樣品進行程式設計；所得到的熔點與理論值之間的內插補點給出了所要使用的修正。
在每個實驗中，大約5.0 mg和0.2 mg的樣品被放置在一個開放的鋁鍋中，輕輕地放置在DSC電池中的一個升高的平台上。一個空的鋁鍋被用作參考鍋。
對于動力學測量，該系統被平衡到30°C，并以5、10、15和20“C/min的四個程式設計速率加熱。每次實驗在100 psi壓力下保持在100 ml/min。這是必要的，以持續去除反應産物，并確定樣品與氧氣之間的最大接觸，以獲得可重複和可重複的結果。每個程式速率對應的峰值溫度由放熱器确定。
TGA測量是使用配備有子產品951熱重力分析儀的杜邦9900熱分析儀進行的。在每個實驗中，10 mg的樣品被放置在鉑坩埚中，在10°C/min下加熱至600°C，氧氣流量為100 cm3/min。以熱圖的中點作為各基油的穩定性函數。
基礎油的詳細理化和色譜資料可以看出，5個樣品中有4個屬于第11組；隻有S4是第111組堿油。在100°C下測量的運動粘度從S3的4.12 cSt到S2的11.33 cSt變化很大。從色譜資料中可以看出，所有的基礎油中都含有少量的芳香烴（<值為6.3%）。是以，這些油的性能主要取決于其飽和成分的變化，而不是芳香芳烴含量。
一般來說，如果油的飽和含量較高，則活化能應較高。然而，在這裡并沒有真正觀察到這樣的趨勢。這可能是由于堿油在氧化過程中複雜分子組成的熵發生了很大的變化，而且這些堿油的結構變化也很小。
在加熱的每個階段都可以觀察到蒸發，油經過氧化形成不穩定的中間氧化合物，然後形成高分子量的不溶性沉積物。s3的蒸發量最高，s2的蒸發量最低。可以清楚地看出，除了S3外，與氧化過程有關的蒸發量也随着油的VI的增加而增加。随着氧化反應速率的降低，蒸發量也會減小。
蒸發量随PDSC起始溫度的變化資料可以明顯看出，随着PDSC起始溫度的升高，蒸發量降低。5個油樣均摻雜1 %的二烷基二硫代磷酸鋅（ZDDP）抗氧化添加劑，采用PDSC法測定其熱氧化穩定性的變化。
在所有情況下，添加劑摻雜後的起始溫度和起始溫度都升高。可以得出結論，s2油的加性響應與其他樣品相當。S5情況下的加性響應較差。
所有5個基礎油樣的TGA獲得的熱分析資料中可以得出。中點資料與PDSC和PSMO資料有相似的趨勢。s3的穩定性最差，而s1、s2和s5的穩定性相當。
從檢驗中得到的資料顯示了結果的内部一緻性。基礎油的氧化通常遵循一階動力學，并可以應用阿倫尼烏斯方程來計算各種動力學和熱力學參數。
PDSC和TGA的資料很好地解釋了基礎油的熱氧化穩定性。這些資料也與PSMO資料有很好的相關性。由于所有這些油都是高度精煉和結構可比性，氧化穩定性的變化是一個非常複雜的功能的若幹參數。
參考文獻：
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