在2025年,抗氧劑行業(yè)持續(xù)在眾多領域發(fā)揮關鍵作用,尤其是在車用潤滑油方面。車用潤滑油對于車輛正常運行極為重要,不僅承擔潤滑任務,還具備冷卻、清洗防銹、減振、密封以及傳遞動力等功能。而抗氧劑作為車用潤滑油的核心成分,其含量與潤滑油的使用壽命緊密相連。隨著汽車產業(yè)的不斷發(fā)展,對車用潤滑油性能要求日益提高,準確檢測抗氧劑含量的技術也成為研究熱點。
早在1996年,《2025-2030年全球及中國抗氧劑行業(yè)市場現狀調研及發(fā)展前景分析報告》數據顯示,從1950年到1996年間,歐洲的換油里程不斷增加,1950年為1500km,1960年為 3000km,1970年為5000km,1980年為7500km,1990年為10000km,1996年達到15000km。然而,我國民用汽車目前使用的汽油發(fā)動機潤滑油雖已達 SM 或 SN 級,但換油期普遍較短。調查表明,大多數司機以5000km 或 6 個月為標準更換潤滑油,且?guī)缀鯚o人對潤滑油做指標檢測,這一換油周期相當于發(fā)達國家20世紀70年代(SC 或 SD 級)以前的水平。抗氧劑在潤滑油中起著增加熱氧化安定性的關鍵作用,其在運行過程中逐漸被消耗,當抗氧劑耗盡,潤滑油會失效,物理和化學性質發(fā)生突變。因此,通過檢測潤滑油中殘留抗氧劑含量來預測車用潤滑油換油周期具有重要意義。
長期熱氧化穩(wěn)定性試驗被用于預測車用潤滑油的使用壽命。以柴油機油為例,在 150℃溫度下,其剩余使用壽命、剩余抗氧劑、粘度(40℃)、總酸值與老化時間存在特定關系,該柴油機油在 150℃溫度下的使用壽命為 120h。此外,還可采用氧化誘導時間或起始氧化溫度來衡量整個系統(tǒng)的抗氧化能力,而非僅關注單個抗氧劑的濃度。薄膜耗氧量測試(TFOUT)可測定潤滑油的氧化誘導時間,用于預測含有二硫代硫酸鋅添加劑的車用潤滑油的剩余使用壽命。在差熱分析法中,高壓差示掃描量熱法(PDSC)是加速熱氧化檢測技術中迅速且簡單的方法,能測定潤滑油的起始氧化溫度,并且在機油中,PDSC 的氧化誘導時間和長期穩(wěn)定性試驗表現出良好的一致性。同時,有研究表明工作溫度升高會顯著縮短潤滑油的剩余有效壽命,水分通過改變反應活化能影響潤滑油的使用壽命,而這都與抗氧劑在其中的作用息息相關。
自由基滴定技術是化學氧化方法檢測抗氧劑含量的典型。其原理是先加入氧氣和自由基引發(fā)劑產生過氧自由基,將油樣品溶解于十六烷和環(huán)己烯中形成稀釋液,然后用過氧自由基消耗稀釋液中的抗氧劑。當抗氧劑消耗完畢,系統(tǒng)產生的氧氣壓力迅速下降,從而得到氧化誘導時間。該方法已用于評估新的和使用過的潤滑油的抗氧化能力,通過此方法測得發(fā)動機新潤滑油的氧化誘導時間長達 75min,這一過程充分體現了抗氧劑在潤滑油抗氧化性能中的關鍵地位。
電化學方法通過固體電極的電流峰高 - 電壓關系來測定抗氧劑的含量,其中伏安法是主要技術。基于美國采用線性掃描伏安法測定抗氧劑含量的標準,相關研究在電極材料、電解質溶液以及檢測技術等方面進行了改進,實現了不同種類抗氧劑(胺類、酚類、ZDDP 等)和多個同類抗氧劑的同時測定,且具備更高的準確度和更低的檢測限,為準確檢測抗氧劑含量提供了有力手段。
常用的抗氧劑含量檢測儀器分析法包括氣相色譜法、液相色譜法、傅里葉變換紅外光譜技術等。氣相色譜法基于潤滑油中不同成分沸點高低進行分離,但無法對使用過的潤滑油產生的抗氧劑進行定量分析,會低估舊潤滑油的抗氧化能力。液相色譜法能避免此問題,卻存在成本高、使用有毒溶劑以及制備樣品復雜等問題,限制了其日常檢測應用?;诟道锶~變換紅外光譜技術(FTIR)的方法應用最為廣泛,在油樣的 500 - 4000cm - 1 波長范圍內,潤滑劑中各組分的類別與其濃度對應著一個波長的光的吸光度,可用于測定抗氧劑含量,且檢測結果包含潤滑油中所有成分(包括基礎油)。
在2025年,抗氧劑行業(yè)在車用潤滑油領域面臨著諸多機遇與挑戰(zhàn)。從我國車用潤滑油換油周期現狀來看,與發(fā)達國家仍存在差距,而準確檢測抗氧劑含量對于合理確定換油周期意義重大。熱氧化、化學氧化、電化學以及儀器分析等多種方法在檢測抗氧劑含量方面各有優(yōu)劣。熱氧化方法可從多個角度評估潤滑油的抗氧化能力及使用壽命;化學氧化方法通過自由基滴定技術能有效評估潤滑油抗氧化性能;電化學方法中的伏安法在檢測抗氧劑方面具有較高的準確度和靈敏度;儀器分析方法中,傅里葉變換紅外光譜技術應用廣泛。為了更準確地評估車用潤滑油使用壽命,可考慮將伏安法和 PDSC 結合,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,為車輛發(fā)動機的使用、維護和保養(yǎng)提供更科學、合理的指導,推動抗氧劑行業(yè)在車用潤滑油領域的進一步發(fā)展。
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