酯类油（用于金属切削液等的物质）

第一章 概述

分子结构中含有酯基的天然物质-动植物油脂数千年前就被人们用作润滑材料以减轻劳动负荷，或使车轮轻快运转。直至20 世纪后期，这种天然油脂仍大量应用于齿轮油、金属切削液、金属拉拔润滑剂和机床导轨油中。

动、植物油脂具有良好的润滑性能和负荷承载能力，但抗氧化性能及低温性能较差。30年代后期，德国的Hennan Zom 博士开展了人工合成酯基化合物作为润滑剂的研究。1937 -1944 年，他试验和合成了3500 种酯，评价了它们的性能，并弄清了天然油脂的氧化安定性较差是由于酯分子中甘油分子的第二羟基所致。1938 年，伯醇，特别是三羟甲基乙烷，酯化得到的酯基液体，兼有良好的润滑性能和高的热安定性。同时，还发现二元脂肪酸与长链一元醇反应得到的双酯，具有作为润滑剂使用的良好性能。

1941~1942 年在斯大林格勒战役中，由于矿物润滑油低温性能搓，使得德国的战车、飞机无法启动，加速了合成润滑油的研究与发展。首先在鲁尔区(Leuna)建立了工业化的双酯生产线，但因原料关系，生产主过每天未超过100桶。当时德国生产的双酯是采用甲基己二酸与带长支链的C8 或大于C8 的醇反应而得。产品主果用于与聚烯烃或矿物油调配，生产低凝润滑油，用于飞机、车辆、机枪和铁路机车等。

1939 年，第一台燃气涡轮发动机在德国研制成功。随后酯类润滑油就一直伴随着航空发动机性能的不断提高耐发展。

1941 年英国研制成功了首台燃气涡轮发动机；1942 年美国按照英国技术生产了第一台燃气涡轮发动机。但这些早期的涡轮发动机润滑问题未得到很好的解决。当时，美国己有癸二酸双酯等的生产，但仅作为降低粘度的添如剂用于矿物油基的液压油中。英图力图开发一种高粘度指数的润滑油，希望能同时满足新型燃气涡轮发动机的低温启动要求和涡轮减齿轮箱高温下的大粘度要求，对聚乙二醇和聚亚烷氧基二醇醚做了一些实验，但高低温性能都不理想。

德国战败后，盟军立即派出技术调查组进入德国，以检查其战争中的科研和工业状况。参加调查石油组的H. L. West( 当时的ESSO Development Company，Ltd成员)，特别往意到德国在合成润滑油和添如剂领域中的重大发展。它的调查报告激发了英美对酯类油的加速研究工作。

于由燃气涡轮发动机的第一个全合成润滑油是由当时的埃索欧洲试验室(Esso European Laboratory )研制的。这是一种由复酯和双酯调配而成的 eel- 3 号油。EEL-3 号于1947完成轴承台架试验和齿轮实验；1950 年完成100 小时减速箱运转试验； 1950~1951 完成150h发动机试验， 1952 年3月被认可符合英国DERD 2487 规格。

美国联合飞机公司（United Aircraft Corporation）的普拉特一惠特尼(Pratt and Whitney)飞机分部，在引进英国罗伊尔-诺依斯燃气涡轮发动机生产技求的基础上，研究成功了以轴流式压缩机代替离心式压缩机的新技术，这就使涡轮喷气式发动机有足够的推力起飞，而不需要由减速机带动螺旋桨机构，因而对润滑油就不需要高的油膜强度。如之，美国的全球战略，要求飞机能在-54℃的极地冬季气候条件下起飞，1951 年，颁布了100℃粘度≤3mm2/s的低粘度航空润滑油标准MIL-L -7808 。美国第一个符合7808 规格要求的航空润滑油是由当时的标准油发展公司(Standard Oíl Development Company) ，后来的Exxon 研究和工程公司研制的全双酯型的15 号埃索涡轮油( Essoturbo Oíl 15)，用于普-惠公司的J-57发动机上。1955年后，许多双酯型航空发动机油通过了MIL -L-7808 规格检验。1958 年，普-惠公司的J-57发动机在波音707飞机上首飞成功。大量民用飞机的采用，如速了双酯型润滑油的迅速发展。1965 年全世界合成航空润滑油的需求量达到了1 万吨（3000000加仑/年〉。

酯类油的种类及特性

酯类油除了有机酸酯以外，还有磷酸酯、硼酸酯、硅酸酯等。酯一般分为单酯、双酯、多元醇酯及芳香酯。

单酯

单酷是指一元醇和一元脂肪酸的醋，即由天 然油脂衍生的直链脂肪酸和直链脂肪醇或支链脂 肪醇得到的醋。单醋具有价格便宜、粘度低、粘 度指数高、生物降解性高等优点，但低温流动性 差，所以单独作为基础油使用并不多见，大多用 作金属加工油的润滑性能改进剂。但支链脂肪酸 单醋的低温流动性有很大改进

双酯

双酯是指一元醇和二元脂肪酸的酯。一般是己二酸或癸二酸和c～c，的支链伯醇酯。这种与支链脂肪族醇得到的双酯具有粘度低、粘度指数高 (VI130～150)、价格便宜等优点。一般00cc运动粘度为2．3mm/s一5．4mm/s，倾点均在一60c以下。热氧化安定性与聚一 一烯烃(PAO)相同。

多元醇酯

多元醇酯是新戊基多元醇酯的简称，是由具有新戊基的多元醇，如三羟甲基丙烷，季戊四醇等，和一元脂肪酸酯化而成。新戊基多元醇的B位碳没有氢，所以酯的热氧化安定性好。多元醇酯由于酯基多，所以极性强，蒸发损失低，润滑性好。多元醇酯有优异的热氧化安定性和低蒸发性，可比双酯在高50cI=一100oC的工作温度下使用。多元醇酯主要作为喷气发动机油使用。

芳香酯

芳香酯比其它酯更便宜，而且具有沉积溶解性好的优点，所以被用于往复式压缩机油。粘度更高的偏苯三酸酯也具有同样的效果。普通芳香酯有苯环结构，所以粘度指数低，其应用范围受到限制。但是通过对醇结构的调整，可获得粘度指数较高的酯。改进后的芳香酯具有多元醇酯相同的耐热性，价格便宜，可用作发动机油。