几种润滑油基础油碳型组成分析方法对比

马书杰　刘　英

摘要：主要介绍了国内外润滑油基础油测定碳型组成的几种分析方法，就这几种分析方法在适用范围、原理、优缺点等各方面进行了对比。选用性质不同的润滑油基础油和馏分油采用这几种分析方法进行碳型组成测定，对不同方法的结果进行了对比分析，结果表明红外光谱法较n-d-ν法和n-d-M法所测结果相差较大。

关键词：润滑油；碳型组成；分析方法

中图分类号：TE626.3 文献标识码：A

The Comparison of Several Test Methods for Carbon Type Composition of Lubricating Base Oils

MA Shu-jie, LIU Ying

(PetroChina Karamay Lubricating Oil Research Institute, Karamay 834003, China)

Abstract:Some analytical test methods for carbon type composition of lubricating base oils at home and abroad are introduced and compared in application scope, principle, merits and disadvantages. Carbon type composition for some lubricating base oils and distillate oils were determined by using these test methods. The comparison and analysis results showed that the result from infrared spectrometry method is much difference to that of n-d-ν and n-d-M methods.

Key words:lubricating oil; carbon type composition; analytical method

0 前言

润滑油质量的优劣很大程度与基础油的化学组成有关，研究基础油的化学组成是控制基础油质量和开发润滑油产品最基础的工作。目前分析基础油化学组成的方法主要有经典柱色谱分析法、高效液相色谱法、薄层色谱法、红外光谱法和质谱法等，但以上这些方法存在着分析周期长、成本高等缺点，碳型组成分析则是目前研究基础油化学组成最简单、最快速的方法，在国内外石化行业得到普遍应用，该方法也是除粘度指数外划分润滑油基础油基属（石蜡基、中间基和环烷基）的另一方法。

1 国内外碳型组成分析方法

碳型组成（又称为结构族组成）是将组成复杂的基础油看成是由芳香基、环烷基和烷基的结构单元组成的复杂分子混合物，其中CA值是指芳香环上的碳原子占整个分子总碳原子数的百分数，CN值是指环烷环上的碳原子占整个分子总碳原子数的百分数，CP值是指烷基侧链上的碳原子占分子总碳原子数的百分数。CA值高说明基础油中芳烃含量高，CN值高说明基础油中环烷烃含量高，CP值高说明基础油中石蜡烃含量高，依据CA值、CN值、CP值的高低能够判断润滑油基础油的基属。

目前国外测定润滑油基础油碳型组成的分析方法有ASTM D2140、ASTM D3238、IEC 60590和Brandes法，国内测定碳型组成的分析方法有SH/T 0725（修改采用ASTM D2140）、SH/T 0729（修改采用ASTM D3238）、GB 7603（修改采用IEC 60590）和DL/T 929，其中ASTM D2140（SH/T 0725）方法是通过测定基础油的密度、粘度和折射率来计算CA值、CN值和CP值；ASTM D3238（SH/T 0729）方法是通过测定基础油的密度、粘度和平均分子量来计算CA值、CN值、CP值和RA（分子中芳香环数）、RN（分子中环烷环数），Brandes法则是德国科学家Brandes采用红外光谱，将1610 cm-1处和720 cm-1处的吸收与n-d-M 法进行关联分别计算CA值和CP值，差值法计算CN值。IEC 60590（GB 7603）方法只采用Brandes法中计算CA值部分。DL/T 929方法与Brandes法相似，只是关联系数稍有差别。碳型组成分析各种方法的适用范围、原理等见表1。

2 不同碳型组成分析方法结果对比

本研究选用不同粘度等级、不同原油基属、不同芳烃含量和不同加工工艺的润滑油基础油或馏分油31个，采用不同的分析方法分析碳型组成。

2.1 研究所用仪器设备

粘度：美国Cannon公司CAV2200全自动运动粘度测定仪；

折光：瑞士Mettler公司RE40自动折光测定仪；

密度：瑞士Mettler公司DE40自动密度测定仪；

红外光谱：美国Nicolet公司AVATAR370傅立叶变换红外光谱仪。

2.2 润滑油基础油碳型组成不同分析方法对比

低粘度润滑油基础油碳型组成不同分析方法对比数据见表2。

中粘度润滑油基础油碳型组成不同分析方法对比数据见表3。

高粘度润滑油基础油和150BS光亮油碳型组成不同分析方法对比数据见表4。

润滑油基础油碳型组成中CA值不同分析方法数据对比见图1。

润滑油基础油碳型组成中CN值不同分析方法数据对比见图2。

润滑油基础油碳型组成中CP值不同分析方法数据对比见图3。

通过本次试验数据分析表明：

（1） 碳型组成数据中的CA值，其一般规律为：红外光谱法较n-d-ν法和n-d-M法所测结果大，在红外光谱法中，Brandes法要大于DL/T 929红外光谱法；n-d-ν法和n-d-M法所测结果差别较小，规律性不强，对高压加氢深度精制的基础油，CA值可能超出范围或VGC超出范围。

（2） 碳型组成数据中的CN值，其一般规律为：红外光谱法较n-d-ν法和n-d-M法所测结果大，在红外光谱法中，Brandes法要大于DL/T 929红外光谱法；n-d-ν法和n-d-M法所测数据结果较小，规律性不强。

（3） 碳型组成数据中的CP值，其一般规律为：红外光谱法较n-d-ν法和n-d-M法所测结果小，在红外光谱法中，Brandes法要小于DL/T 929红外光谱法；n-d-ν法和n-d-M法所测数据结果较小，规律性不强。

3 结论

（1）在四种润滑油基础油碳型组成分析方法中，红外光谱法较n-d-ν法和n-d-M法所测结果相差较大，且与n-d-ν法和n-d-M法比较，红外光谱法测定润滑油基础油碳型组成具有快速、简便、稳定性好的特点。

（2）在红外光谱法中，Brandes法和DL/T 929红外光谱法仅关联系数稍有差别，两种方法所测结果具有规律性。

（3）n-d-ν法和n-d-M法所测结果相差较小，无规律性且不适合高压加氢深度精制的基础油。

（4） 在实验室条件具备情况下建议使用Brandes法测定润滑油基础油的碳型组成，在实验室条件不具备的情况下建议使用ASTM D2140（SH 0725）测定润滑油基础油的碳型组成。

参考文献：

［1］ 中国石油化工股份有限公司科技开发部.石油和石油产品试验方法行业标准汇编（下）［M］.北京：中国石化出版社，2005.

［2］ 电力行业电厂化学标准化技术委员会.电力用油、气质量、试验方法及监督管理标准汇编［M］.北京：中国电力出版社，2001.

［3］ Von G, Brandes G. Dir Strukturgruppenanalyse mit Hilfe der Ultraeotspektroskopie［J］. BrennstoffChemie，1956,37:263-267.

收稿日期:2008-12-04。

作者简介：马书杰（1963-），男，高级工程师，1986年毕业于华东石油学院炼制系石油加工工程专业，现从事润滑油新产品开发和科研管理工作，已公开发表论文25篇。