PAO

聚阿尔法烯烃合成基础油（PAO）

聚a烯烃基础油概况

聚a烯烃基础油从分类上应划分为合成基础油，其有别于物理蒸馏方法从石油中提炼出的矿物油基础油。合成型基础油是由来自原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯，经聚合、催化等繁复的化学反应炼制成的大分子组成的基础油。

聚a烯烃是合成基础油中的一种。聚-α烯烃（PAO）是由乙烯经聚合反应制成α烯烃，再进一步经聚合及氢化而制成。它是最常用的合成润滑油基础油，使用范围最广泛。聚α-烯烃合成油(简称PAO)具有良好的粘温性能和低温流动性,是配制高档、专用润滑油较为理想的基础油。若此α烯烃为癸烯，则又称之为聚癸烯；若此α烯烃为十二烯，则又称之为聚十二烯。

分类

根据粘度分类

根据粘度的不同，可以分为低粘度PAO,中粘度PAO和高粘度PAO；

低粘度：PAO2, PAO2.5, PAO4, PAO5, PAO6, PAO7, PAO8, PAO9,PAO10等；

中粘度：包括PAO25等;

高粘度：包括PAO40,PAO100,PAO150,PAO300等。

根据单体分类

聚癸烯：PAO2,PAO4,PAO6,PAO8,PAO25,；

聚十二烯：PAO2.5,PAO5,PAO7,PAO9

十和十二混合烯聚合物：PAO40,PAO100

聚α烯烃基础油性能特点

聚阿尔法烯烃基础油是在不添加任何催化剂的情况下齐聚阿尔法烯烃制成的，它具有微斜的温度－粘度特征，较低的倾点，优秀的发动性能和作为发动机油的优势。作为合成油具有非常优秀的特点，第一，高热氧化稳定性（热稳定性指的是在宽泛的温度区间内能保持良好的粘度指数，使得发动机能够在寒冷的天气下轻松安全启动，同时能够最大限度地保护发动机在高速度和大负重下）因合成油分子结构的特殊性使得它能够拥有更高的流动和穿透性（和矿物油比较）。它的化学稳定性指的是合成油在发动机中工作期间不会发生任何破坏它使用性能的化学变化（氧化，浸蜡等等），也就是说行程积垢和漆（指的是在温度非常高的表面行成的透明的，坚固的，由氧化物形成的不会熔化的薄膜）的可能很小，以上说明合成油的优点是矿物油的3倍或者更多，倾点比矿物油低很多（－500C，－600C），非常高的粘度指数，也就是说在温度的变化下粘度的变化并不大，这点就可以使发动机在严寒的天气下轻松启动。第二，在工作温度高于1000C时仍然保持较高的粘度指数－因此分离摩擦表面的油膜不会破坏最佳热能状态，而能够降低发动机整体的机械损耗减少零件磨损

这些油同时拥有矿物油的所有优点。它们易流动，能够减少因摩擦引起的动力损失，能够降低油耗，通油温度低，也就是能够允许发动机在零下40摄氏度的情况下正常工作。这些油高温下的挥发性都比较小，这就提高了油的使用期限超过3万公里。

一）优点

1）粘度指数高

PAO粘度指数高，一般都在120以上，而矿物油基础油一般在85－90，精制矿物油基础油一般在95左右。精制程度更高的如III类基础油的VI一般在120左右。2）倾点低，低温流动性好

PAO倾点低，比矿物油具有更为优异的低温流动性。可调制很多低温要求高的油品。

3）氧化安定性

在RBOT测试中，高品质的PAO(聚α烯烃合成基础油)达到压降的时间是Ⅱ类加氢基础油的3～4倍，是Ⅲ类深度加氢基础油的1.5～2倍。

4）挥发性低

油品蒸发度高，会增加消耗量的增加和转化催化剂的中毒，基础油具有低的挥发性变成一个重要的因素。

5）优越的热安定性

PAO耐高温，分解少，其热安定性与双酯相当，优于矿物油和烷基芳烃，PAO与多元醇酯的混合油有很好的热安定性。

6）极佳的剪切安定性

7）水解安定性好

8）与矿物油相容性好

9）一般与油封兼容性好

二）PAO 性能与应用的关系

高温性能好（170－200℃）：燃气轮机油，高温航空润滑油，高温润滑脂

低温性能好（-40－-60℃）：寒区及严寒区内用内燃机油，齿轮油，液压油，冷动机油

热/氧化稳定性好，结焦少：空气压缩机油，长寿命润滑油

无色、无毒：食品及纺织机械用油，塑料聚合溶剂

对皮肤浸润性好：化妆品及护肤用品

闪点及燃点高：难燃液压油

其它特性：传导油，导热油，绝缘油，金属加工液等

聚α烯烃应用范围

液压油，工业润滑油，光纤膏，热传导液体，喷气发动机机油、合成型车用机油、齿轮油、压缩机油、润滑脂等

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长期来市场供应的润滑油主要是石油基润滑油。人们虽然对石油基础油在加工工艺方面有不少改进和突破，添加剂、调合工艺等方面有所改进，但是现代的发动机常常在苛刻的条件下工作，仅用石油基润滑油是无法解决润滑问题。这些要求包括：化学安定性好，能抗老化与抗氧化并能抗辐射等。合成润滑油在满足这些特殊要求方面常常要比石油基润滑油好。合成油的优点主要突出地表现在以下8个方面：1改善发动机的清净性，经聚a－烯烃为基础油的SAE 5W/20发动机机油在汽车试验中，运行64 372km 后，发动机非常清洁；2燃料平均节约4.2％；3润滑油年耗下降55.9％； 4优良的冷起动性，最低冷起动温度为－34℃；5

低温流动性好，合成油的倾点为－54℃，比同级石油基油下降16℃；6换油及油滤的周期长；7高温氧化安定性好；8优良的SE发动机程序试验结果。

现在合成油已经发展到好几个大类的有机化合物，各国润滑油生产公司按实际的基础油种类分成以下5种类别：第一类，传统溶剂精炼矿物油；第二类，加氢裂解矿物油；第三类，高度加氢裂解或加氢异构脱蜡；第四类，聚a－烯烃（PAO）；第五类，其他合成油。

合成油包括PAO、双酯、多元醇酯、聚醚、硅油、磷酸酯等，为什么 PAO会从其他合成油中独立出来呢？这是因为PAO作为车用基础油对添加剂、油封材料、涂料及矿物油有良好的相容性，而且是各类合成油中价位最低的一个品种。

酯类基础油虽然耐高低温及抗磨性好，但遇水不稳定，易腐蚀，对油封及涂料的相容性差，并且成本不低，所以现今已无这类商品生产。而聚醚对水及油等比酯类稍好，但和矿物油及添加剂不易相容，而且价格又高，所以无法广泛使用。

聚a烯烃作为基础油调制的汽车发动机油与石油基润滑油相比有许多优点。首先是PAO油的热氧化安定性明显优于矿物油。当进行165℃、5 天的热油氧化试验时，石油基机油的40℃粘度由95mm2/s增加到146.3mm2 /s，粘度变化率为54.0％；而P AO型合成润滑油粘度仅从94.0mm2/s增加到96.8mm2/s，粘度变化率只有3％。这意味着使用PAO型合成润滑油后，可以延长换油期，也就是减少停车时间和降低维修费用。另一方面也表明，用PAO基础油调制汽车润滑油时，可以少用添加剂，或用较低廉的添加剂，这样可以降低PAO型合成润滑油的价格，使它与石油基润滑油有较强的竞争力。

为了改善高、低温起动性能，一般都采用多级润滑油。聚α－烯烃由于粘度指数较高、倾点低、低温粘度小和高温热氧化安定性好，是制备的多级润滑油的理想基础油。目前石油基础油制备的多级润滑油采用低粘度石油基础油，以确保油品的低温性能，用加入稠化剂的办法来达到提高高温粘度的目的。这使得油品的蒸发损失变大，从而影响其高温性能。欧洲共同体汽车制造委员会（CCMC）规定蒸发损失要求不超过15％，个别厂商要求低于13％，目前石油基润滑油只有15W/40和20W/50可以符合上述要求，而5W/50全合成型多级油则完全可以符合。

用聚a烯烃调制的汽车发动机机油具有优良的台架试验结果。下表中列出了石油基润滑油及加入部分PAO后Petter W1发动机试验结果。各油中均加入同种及相同量的复合添加剂。试验时间为108h，试验反测定油品40℃粘度增加及轴承磨损量。可以看出，石油基础油中加入25％PAO后，粘度增长幅度就可降低一半。

半合成机油和全合成机油是机油的两个分类。二者最大差别在于∶全合成油使用的温度更广，使用期限更长；同样的油膜要求，合成油可用较低的黏度就可达成，而半合成油就需用相对于合成油较浓的黏度才可达到如此要求。换句话说，在相同的工作环境里，全合成油用较低的黏度就可以达到保护引擎的目的。同样，在相同的工作环境里，全合成油因为使用期限比半合成油长很多，因此虽然成本较高，但是比较换油次数之后，并不比矿物油高很多。

全合成机油较之半合成机油具有以下特点：1、全合成机油有更好的高低温性能；2、有更长的换油周期；3、适合更恶劣的车况。

上世纪末，汽车发动机已经全面进入了由微电脑控制的燃油电喷技术，在加上涡轮增压、可变气门系统等等，使汽车发动机在动力提升、节省燃油、废气排

放、延长使用期限等方面发生了质的飞跃。这种机械和电子技术的变化要求有一个随之适应的润滑系统，因此，全合成机油的大量应用就成为了必然趋势。

矿物油纯粹从石油中提炼，而合成机油则是用具烯类或酯类的化合物在加上添加剂合成。实验室和路试都表明，它将粘度、润滑、挥发性、洁净性能做到了合理的组合，使对发动机的保护达到最优，摩擦和油耗达到最小，极大的减少了发动机维修保养和大修的费用。

全合成机油添加1中和酸的添加剂碳酸钙。汽油和空气燃烧生成氧化硫及氧化氮，它和水混合后生成硫酸和硝酸，磨损部件。此类磨损需要有中和剂来中和酸，让清洁分散剂附合在微笑碳酸钙分子上，均匀分散在机油中，有更高功效中和酸的能力；2分散添加剂。汽柴油燃烧不完全形成灰烟，将造成机油粘度增加，产生沉淀物无碍油路和过滤器。所以必须在机油中加入分散添加剂来防止灰烟凝结成块状，避免其危害引擎；3清洁添加剂和无灰分散剂。抑制活塞沉淀物和油泥的产生，将发动机低温启动时曲轴箱和循环油路中形成的油泥分散于机油中；4抗氧化剂。减缓机油机油氧化和老化变质，达到延长油品寿命和保护机器的目的；5粘度指数改进剂。可以做到低温启动时有较低的粘度，快速达到机件表面，保证发动机不受磨损；而高温时则有良好的油膜，保证发动机的正常运转；6抗磨剂。使金属表面形成一层化学反应膜，能够防止金属表面擦伤和熔焊，从而保证发动机正常运转；7防锈剂。防锈剂的极性基因对金属表面有很强的吸附力，在金属表面形成紧密的单分子或多分子保护膜，防止腐蚀介质与金属接触，起到防锈作用；8抗乳化剂。机油在使用过程中会受到水的污染，氺会乳化机油。因此加入抗乳化剂后，能改变油与水之间的接口张力，使水和油快速隔离

我们算一下矿物油与全合成机油的使用成本差别。一般矿物机油120元/4升，5千公里换一次，机油滤清器是30元，人工费30元，则10万公里所需的费用（120+30+30）*20=3600。而全合成机油350元/4升，1万公里换一次，则10万公里所需的费用是（350+30+30）*10=4100元。使用矿物油10万公里后比全合成机油少500元。按每月跑2000公里算，多出的500元摊到50个月每月仅仅是10元，这里还未算节省下来的时间，以及因为发动机得到良好的养护而省下的维修费用。更重要的是全合成机油对节能环保的贡献，经实验，使用全合成机油在经济时速比矿物机油节省5～10%的燃油，废气排放改善，废机油处理费减少一倍.

PAO是生产全合成机油的优秀基础油

常见的合成油有PAO、酯类油、聚醚、硅油等

二战前：

由于PAO低温方面的优良性能，用于军事方面，如坦克、飞机等低温苛刻流体上。

20世纪70年代：

Amsoil和Mobil开始将PAO应用到普通民用汽车发动机油。

如今：

技术工艺和市场策略成熟，PAO被广泛用于合成工业油，如压缩机油、齿轮油、液压油和润滑脂等。

1、粘度指数高

PAO粘度指数高，一般都在120以上，而矿物油基础油一般在85－90，精制矿物油基础油一般在95左右。精制程度更高的如III类基础油的VI一般在120左右。

2、倾点低，低温流动性好

PAO倾点低，比矿物油具有更为优异的低温流动性。可调制很多低温要求高的油品。

3、氧化安定性好

在RBOT测试中，高品质的PAO(聚α烯烃合成基础油)达到压降的时间是Ⅱ类加氢基础油的3～4倍，是Ⅲ类深度加氢基础油的1.5～2倍。

4、挥发性低

油品蒸发度高，会增加消耗量的增加和转化催化剂的中毒，基础油具有低的挥发性变成一个重要的因素。

5、优越的热安定性

PAO耐高温，分解少，其热安定性与双酯相当，优于矿物油和烷基芳烃，PAO与多元醇酯的混合油有很好的热安定性。

6、极佳的剪切安定性

7、水解安定性好

8、与矿物油相容性好

9、一般与油封兼容性好

高温性能好（170－200℃）：燃气轮机油，高温航空润滑油，高温润滑脂

低温性能好（-40－-60℃）：寒区及严寒区内用内燃机油，齿轮油，液压油，冷动机油

热/氧化稳定性好，结焦少：空气压缩机油，长寿命润滑油

无色、无毒：食品及纺织机械用油，塑料聚合溶剂

对皮肤浸润性好：化妆品及护肤用品

闪点及燃点高：难燃液压油

其它特性：传导油，导热油，绝缘油，金属加工液