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　　現在許多潤滑油實驗室正在研究新一代基礎油。不管它們是對現有基礎油的化學特性進行了改善之后的優化型基礎油，還是完全創新的基礎油，它們都改變了整個潤滑油行業。這些基礎油是什么?它們適合用來生產工業齒輪油嗎?新的化學性質是怎么來的?高性能基礎油會不會對潤滑油添加劑的使用和潤滑油的生產發展造成影響?

　　基礎油供應商正在響應市場對潤滑油性能的要求，尤其是那些用于大型工業和運輸設備的潤滑油。供應商們表示，聚醚合成基礎油(PAG)具有優越的抗磨性和氧化穩定性，因此非常適合用于生產工業齒輪油。

　　市場的推力

　　位于美國北卡羅來納州的科萊恩公司展示了關于聚醚合成基礎油對工業齒輪油的益處的新測試結果。

　　印度海得拉巴的市場調查公司——IndustryARC的數據顯示，2014年，亞太地區滿足了全球工業齒輪油的46%需求，美國滿足了22%，歐洲滿足了21%，中東和非洲總共滿足了11%。全球的齒輪油主要用于普通制造業(按重量計算占27%)、不銹鋼業(占21%)、礦業(占19%)、建筑業(占10%)、農業(占10%)，以及能源業(占10%)。

　　根據IndustryARC的調查結果，2016年全球齒輪油總產量為85.9萬噸，價值55.6億美元，而在2014年全球齒輪油總產量為89.15萬噸，價值53億美元。IndustryARC的調查顯示，在2014年，使用傳統APIⅠ類和Ⅱ類礦物油生產的工業齒輪油有60.7萬噸，價值25億美元;使用Ⅲ類油生產的工業齒輪油有2.6萬噸，價值1.53億美元;使用Ⅳ類PAO油生產的工業齒輪油有13.9萬噸，價值14.5億美元;使用Ⅴ類PAG油生產的工業齒輪油有7.1萬噸，價值9.12億美元;使用酯類基礎油生產的工業齒輪油有4.8萬噸，價值3.57億美元。

　　2016年到2021年，全球工業齒輪油需求的復合年均增長率有望達到1.6%。照此看來，到了2021年，全球工業齒輪油的年產量將會超過93萬噸，價值達60億美元。IndustryARC預測高價PAO、PAG和酯類齒輪油產品的需求將會增加。PAG基礎油主要用于生產優質潤滑油、蝸桿齒輪油和極壓齒輪油。

　　油溶性PAG齒輪油

　　很多人認為PAG基礎油只適合用于水基潤滑劑。科萊恩公司表示，一些親水性強的PAG可以用于水基潤滑劑和金屬加工液，而油溶性PAG的親水性比較弱，只能穩定存在于油基潤滑液。PAG的ISO粘度等級在32到1000之間，因此很適合進行商業化。

　　PAG是環氧乙烷和環氧丙烷或者它們的衍生物按不同比例共聚而成的。通過控制原料成分和反應條件，可以合成均聚物、無規共聚物以及嵌段共聚物等具有不同結構的聚合物;可以合成氧原子在主鏈，或者有丁醇末端基和乙二醇末端基等具有不同化學性質的聚合物;也可以合成具有各種支鏈的聚合物;還可以合成具有不同物理性質的聚合物。

　　人們對齒輪油適應高速、極高負荷以及高溫工況的能力越來越看重。終端用戶的需求增加，生產率也不斷增加，齒輪油產品需要適應各種工作條件也是必然之路。同時，終端用戶還嘗試通過減少設備停機時間，降低能源消耗以及延長換油周期來減少維修費用。

　　雖然這些趨勢都為大眾所知，但是科學文獻上關于基礎油種類對齒輪油的性能影響的例子和數據極少。因此，科萊恩進行了一項研究，比較了礦物油基礎油、酯類基礎油、PAO基礎油和PAG基礎油，所有基礎油的等級都是一般適用于工業齒輪油的ISO VG220。PAG產品在粘度、防銹、耐水方面表現優越( 圖表1)。

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　　研究中觀察到即使不含添加劑，PAG產品也具有極優的抗磨性。環氧乙烷的含量越高，粘度越大，PAG在潤滑油測試中表現出來的抗膠合能力越強。”

　　科萊恩的B11 PAG產品具有丁醇末端基，EO/PO比例為1:1;科萊恩的D21 PAG產品具有乙二醇末端基，EO/PO比例為2:1，在不含添加劑的情況下，進行DIN ISO 14635-1標準測試，能夠承受FZG齒輪油測試A/8.3/90的最高負荷等級——第12級。一種具有同樣粘度的PAO產品不能承受第9級負荷，同時，一種礦物油產品不能承受第7級負荷。

　　雖然PAG產品不使用添加劑也具有超強潤滑性，但是這可能會引起潤滑油起泡、防腐性弱等副作用。

　　完美的PAG

　　PAG產品的完美源于自身的條件，還是添加劑的扶持?

　　科萊恩公司表示，極壓劑能夠優化PAG工業齒輪油的性能，比方說科萊恩的添加劑1655N。在FZG測試中，當施加第12級到第14級負荷時，加入濃度為4%的添加劑就能提高科萊恩的ISO VG150等級基礎油——PAG B01/150的負載能力。

　　在四球磨損測試(DIN 51350-3標準)中，加入濃度為4%的1655N添加劑就可以讓ISO VG150等級的PAG D21/150的磨斑直徑減少0.34到0.5毫米;在四球極壓測試(DIN 51350-4標準)中，加入濃度為4%的添加劑可以增加300磅的卡咬負荷和燒結負荷。

　　此外，進行ISO 6247起泡測試時，在PAG D21/150基礎油中加入濃度為4%的添加劑能夠減少起泡，加入濃度為20%的添加劑能夠避免起泡。在渦輪油穩定測試(DIN EN ISO 4263-4標準)與內控測試中，加入濃度為4%的添加劑可以避免基礎油在120℃出現發熱和氧化降解，加入濃度為8%的添加劑能夠讓基礎油在150℃下仍然保持穩定。

　　在科萊恩的內控氧化穩定測試中，在一個開口玻璃瓶里加入15克油和一些銅絲、鐵絲作為氧化催化劑。當溫度變成120℃時，PAG油的顏色變暗，但是依然保持清澈，在接下來的四周里沒有出現油泥，這是因為分解產物可溶于PAG。

　　在實地實驗中，PAG產品表現出比礦物油產品更加優秀的性能，在正齒輪、錐齒輪，尤其是蝸桿齒輪中，PAG產品壽命更長、用量更省。總之，這項針對無添加劑的ISO VG220基礎油的正面對比研究清晰地展現了PAG油能夠讓齒輪油具有更加優越的性能。