有机钼添加剂减摩性能研究

刘玉峰　姚文钊　李　静　雷爱莲

摘要：对有机钼添加剂的减摩机理进行了探讨，利用兰州润滑油研究开发中心自行建立的SRV摩擦磨损试验法对常用典型的有机钼减摩剂的减摩性能进行了考察。结果表明：基础油中有机钼添加剂的减摩效果与其类型、加剂量有直接的关系，含硫、磷的有机钼添加剂具有更好的减摩效果；随着加剂量的增大，有机钼添加剂的减摩效果随之增加；在成品油中，有机钼添加剂在1.0%加量下，均表现出十分优良的减摩效果。

关键词：SRV摩擦磨损试验；有机钼；减摩性能

中图分类号：TE624.82 文献标识码：A

Study on the Friction-Reducing Properties of Organo-Molybdenum Additives

LIU Yu-feng, YAO Wen-zhao, LI Jing，LEI Ai-lian

(PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060, China)

Abstract:In this paper, the friction-reducing mechanism of organo-molybdenum additives was studied, and the friction-reducing properties of three kinds of organo-molybdenum additives were evaluated by using SRV Friction-Wear Test self-established by PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute. The results showed that the friction-reducing properties of organo-molybdenum additives are relative to their types and contents in different base oils; and the additives containing sulfur and phosphorus have better friction-reducing effect; the friction-reducing effect becomes well with the dosage increase of additives. In formulation oil, organo-molybdenum additives possess excellent friction-reducing capability at the dosage of 1.0%.

Key words:SRV Friction-Wear Test; organo-molybdenum; friction-reducing property

0 前言

内燃机油的发展趋势是延长换油期和提高燃油经济性，而提高燃油经济性的主要途径是降低油品粘度和减少机件之间的摩擦损耗，这就要求油品具有优良的减摩性能。降低油品粘度所取得的减摩效果是非常有限的，因此内燃机油中就必须添加一定量的减摩添加剂。有机钼添加剂因其优良的减摩性能，在内燃机油中的应用受到广泛的关注^［1］。

目前市场上常见有机钼添加剂主要有三类：含硫、磷元素的二烷基二硫代磷酸钼盐（MoDDP），如R.T.Vanderbilt公司的Moly L；含硫元素的二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDTC），如日本旭电化工株式会社的Lube 515；不含硫、磷的钼胺化合物，如Moly 855等^［2］。本文利用自建的SRV摩擦磨损试验方法，评价了常用的有机钼添加剂Moly 855、Lube 515和Moly L的减摩性能，并研究了有机钼添加剂的减摩规律，为开发高档节能型内燃机油产品提供了技术支持。

1 主要原材料性质及试验方法

1.1 主要原材料性质

试验所用主要原材料性质见表1、表2。

1.2 试验方法

SRV摩擦磨损试验法：兰州润滑油研发中心自行建立，采用满足ASTM D6245方法的球-盘摩擦副，模拟内燃机“边界—混合”润滑状态，测定确定条件下油品的摩擦系数。

2 试验结果与讨论

2.1 有机钼添加剂减摩机理

对内燃机而言，边界润滑下的能耗是摩擦耗能的重要方面，而添加有机钼减摩剂可以减少边界和混合润滑的摩擦，从而降低边界摩擦的能耗。

目前对有机钼添加剂研究提出可能的减摩机理是：一方面有机钼添加剂分子垂直吸附于摩擦表面，并直线排列，形成次级结构膜，从而起到减摩效果^［3］；另一方面有机钼添加剂在润滑过程中于摩擦表面上分解生成MoO₃、MoS₂，分解的钼化合物聚集在摩擦表面凹处，使摩擦表面光滑，从而持久有效地降低摩擦系数^［4-5］。

2.2 基础油中有机钼添加剂减摩性能考察

作为减摩添加剂，有机钼添加剂具有良好的减摩性能。以建立的节能方法评价了3种有机钼添加剂在基础油中的减摩性能。试验条件：摩擦往复距离1 mm，频率25 Hz，载荷100 N，试验温度125 ℃，试验时间16 min，有机钼添加剂添加量均为0.5%。

从图2～图4中可以看出，有机钼添加剂在基础油中表现出不同的减摩效果。Moly 855具有一定的减摩效果，且摩擦系数具有较好的稳定性，尤其在HVIH500中表现出优良的的减摩效果，但其在Ⅲ类基础油HVIWH150中减摩效果较差；Lube 515、Moly L相对于Moly 855减摩效果更好，在不同类型基础油中都表现出优良的减摩性能，其原因在于Lube 515、Moly L含硫、磷等活性元素，摩擦过程中发生分解生成MoS₂以及硫磷化合物附着在摩擦表面，更能有效的降低摩擦系数，因此表现出更为优良的减摩性能。

为了进一步考察加剂量对有机钼添加剂减摩效果的影响，试验选用HVI150基础油，考察不同加剂

量条件下有机钼添加剂的减摩效果，结果如图5所示。

图5结果表明，随着有机钼添加剂在基础油中加剂量的增加，其减摩效果亦随之增加；而相同加剂量条件下，Lube 515、Moly L在HVI150基础油中表现出更好的减摩效果。

2.3 成品油中有机钼添加剂减摩性能考察

研究有机钼添加剂的减摩性能，其目的是使之能应用到节能型内燃机油中，改善内燃机油的减摩性能，以提高燃料经济性，起到节能的目的。试验结合程序ⅥB台架试验，采用自建的SRV₄摩擦磨损试验方法考察了常用典型有机钼减摩剂在SJ 5W-30汽油机油中的减摩性能。

有机钼添加剂加量均为0.5% 。试验条件如表3所示，有机钼添加剂在SJ 5W-30汽油机油中的减摩效果如图6所示。

图6结果表明：Lube 515有机钼添加剂加入到SJ 5W-30汽油机油中，在各个阶段均表现出了很好的减摩效果；Moly 855及Moly L在几个阶段均有一定的减摩效果，在阶段3的减摩效果最为优良，但减摩效果不如Lube 515显著，摩擦系数随试验条件变化而变化，表明此剂量下Moly 855和Moly L的减摩性能随条件影响较大。

因此，增大有机钼添加剂在SJ 5W-30汽油机油中的加量，考察1.0%加量时的减摩效果，结果如图7所示。

从图7可以看出：有机钼添加剂以1.0%剂量加入到SJ 5W-30汽油机油中，在各个阶段均表现出良好的减摩效果，且在各个阶段减摩效果相当。其可能的原因是：较高加量下，摩擦表面有机钼添加剂主要是以次级结构膜形式存在，且形成的次级结构膜具有一定的厚度，不易被破坏，故而有机钼添加剂均表现出良好的减摩性能。

3 结论

（1）有机钼添加剂的减摩效果与其类型、添加量相关，基础油中相同加量下含硫、磷元素的有机钼减摩剂表现出更为出色的减摩效果。

（2）SJ 5W-30汽油机油中有机钼添加剂在1.0%加剂量下，均表现出十分优良的减摩效果。

参考文献：

［1］ 姚俊兵.有机钼添加剂的减摩、抗磨和抗氧化性能研究［C］∥中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第十二届年会论文集，2006：285-293.

［2］ 张文钲.有机钼摩擦改进剂的生产和应用概况［J］.中国钼业, 2002, 26（1）：23-25.

［3］ 王汝霖. 润滑剂摩擦化学［M］.北京：中国石化出版社，1994.

［4］ Arabyan S G, Holomonow I A, Karaulov, et al. An Investigation of the Effectiveness of Antifriction Additives in Motor Oils by Laboratory Methods and Engine Test［J］. Lubricant Science, 1993, 5(3):241-256.

［5］ 李新良. 新型有机钼极压抗磨剂的合成及其应用性能研究［D］.长沙：中南大学，2003.

收稿日期:2008-04-25。

作者简介：刘玉峰（1980-），男，工程师，2005年毕业于西安理工大学环境工程专业，现从事内燃机油添加剂工作，曾公开发表论文两篇。