在2025年,抗氧剂行业持续在众多领域发挥关键作用,尤其是在车用润滑油方面。车用润滑油对于车辆正常运行极为重要,不仅承担润滑任务,还具备冷却、清洗防锈、减振、密封以及传递动力等功能。而抗氧剂作为车用润滑油的核心成分,其含量与润滑油的使用寿命紧密相连。随着汽车产业的不断发展,对车用润滑油性能要求日益提高,准确检测抗氧剂含量的技术也成为研究热点。
早在1996年,《2025-2030年全球及中国抗氧剂行业市场现状调研及发展前景分析报告》数据显示,从1950年到1996年间,欧洲的换油里程不断增加,1950年为1500km,1960年为 3000km,1970年为5000km,1980年为7500km,1990年为10000km,1996年达到15000km。然而,我国民用汽车目前使用的汽油发动机润滑油虽已达 SM 或 SN 级,但换油期普遍较短。调查表明,大多数司机以5000km 或 6 个月为标准更换润滑油,且几乎无人对润滑油做指标检测,这一换油周期相当于发达国家20世纪70年代(SC 或 SD 级)以前的水平。抗氧剂在润滑油中起着增加热氧化安定性的关键作用,其在运行过程中逐渐被消耗,当抗氧剂耗尽,润滑油会失效,物理和化学性质发生突变。因此,通过检测润滑油中残留抗氧剂含量来预测车用润滑油换油周期具有重要意义。
长期热氧化稳定性试验被用于预测车用润滑油的使用寿命。以柴油机油为例,在 150℃温度下,其剩余使用寿命、剩余抗氧剂、粘度(40℃)、总酸值与老化时间存在特定关系,该柴油机油在 150℃温度下的使用寿命为 120h。此外,还可采用氧化诱导时间或起始氧化温度来衡量整个系统的抗氧化能力,而非仅关注单个抗氧剂的浓度。薄膜耗氧量测试(TFOUT)可测定润滑油的氧化诱导时间,用于预测含有二硫代硫酸锌添加剂的车用润滑油的剩余使用寿命。在差热分析法中,高压差示扫描量热法(PDSC)是加速热氧化检测技术中迅速且简单的方法,能测定润滑油的起始氧化温度,并且在机油中,PDSC 的氧化诱导时间和长期稳定性试验表现出良好的一致性。同时,有研究表明工作温度升高会显著缩短润滑油的剩余有效寿命,水分通过改变反应活化能影响润滑油的使用寿命,而这都与抗氧剂在其中的作用息息相关。
自由基滴定技术是化学氧化方法检测抗氧剂含量的典型。其原理是先加入氧气和自由基引发剂产生过氧自由基,将油样品溶解于十六烷和环己烯中形成稀释液,然后用过氧自由基消耗稀释液中的抗氧剂。当抗氧剂消耗完毕,系统产生的氧气压力迅速下降,从而得到氧化诱导时间。该方法已用于评估新的和使用过的润滑油的抗氧化能力,通过此方法测得发动机新润滑油的氧化诱导时间长达 75min,这一过程充分体现了抗氧剂在润滑油抗氧化性能中的关键地位。
电化学方法通过固体电极的电流峰高 - 电压关系来测定抗氧剂的含量,其中伏安法是主要技术。基于美国采用线性扫描伏安法测定抗氧剂含量的标准,相关研究在电极材料、电解质溶液以及检测技术等方面进行了改进,实现了不同种类抗氧剂(胺类、酚类、ZDDP 等)和多个同类抗氧剂的同时测定,且具备更高的准确度和更低的检测限,为准确检测抗氧剂含量提供了有力手段。
常用的抗氧剂含量检测仪器分析法包括气相色谱法、液相色谱法、傅里叶变换红外光谱技术等。气相色谱法基于润滑油中不同成分沸点高低进行分离,但无法对使用过的润滑油产生的抗氧剂进行定量分析,会低估旧润滑油的抗氧化能力。液相色谱法能避免此问题,却存在成本高、使用有毒溶剂以及制备样品复杂等问题,限制了其日常检测应用。基于傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)的方法应用最为广泛,在油样的 500 - 4000cm - 1 波长范围内,润滑剂中各组分的类别与其浓度对应着一个波长的光的吸光度,可用于测定抗氧剂含量,且检测结果包含润滑油中所有成分(包括基础油)。
在2025年,抗氧剂行业在车用润滑油领域面临着诸多机遇与挑战。从我国车用润滑油换油周期现状来看,与发达国家仍存在差距,而准确检测抗氧剂含量对于合理确定换油周期意义重大。热氧化、化学氧化、电化学以及仪器分析等多种方法在检测抗氧剂含量方面各有优劣。热氧化方法可从多个角度评估润滑油的抗氧化能力及使用寿命;化学氧化方法通过自由基滴定技术能有效评估润滑油抗氧化性能;电化学方法中的伏安法在检测抗氧剂方面具有较高的准确度和灵敏度;仪器分析方法中,傅里叶变换红外光谱技术应用广泛。为了更准确地评估车用润滑油使用寿命,可考虑将伏安法和 PDSC 结合,充分发挥各自优势,为车辆发动机的使用、维护和保养提供更科学、合理的指导,推动抗氧剂行业在车用润滑油领域的进一步发展。
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