黏度指数

✍ dations ◷ 2025-09-18 12:55:43 #润滑剂,石油产品

黏度指数(Viscosity Index,VI)在石化工业,特别是润滑油工业中被使用,是表征粘度随温度变化情况的无单位数值。VI值越低,粘度受温度变化影响越大。 VI值最初的测量范围为0到100,然而随着润滑科学的进步,具有更高VI值的润剂被开发了出来。大多数润滑基础油的动力黏度(运动黏度)的双对数(double log)与温度呈反比,在润滑油品的规格上可以用黏度指数来表示该产品的黏度变化率。

润滑剂的粘度与其减小相互接触固体浆摩擦系数的能力有密切关系。通常情况下,需要选用保证两相互运动表面保持流体摩擦状态的最小粘度润滑剂。润滑剂粘度太小,会导致润滑膜厚度减小,表面轮廓峰直接接触,摩擦阻力增大。润滑剂粘度过大,润滑剂间剪切应力也大,同样不利于减小摩擦阻力。由于很多机械设备或交通运输工具,必须在高低温差很大的条件下工作(冬~夏、夜~日),低VI值的润滑油必然导致机件在低温时阻力过大(黏度过高)、高温时磨损过快(黏度过低导致油膜厚度不足)。因此选用高VI值的润滑油可以较均衡高低温时的润滑需求差异。

1929年Dean与Davis首创黏度指数的标准,其概念为受评测流体,其100°C↔40°C的黏度变化量,与100°C时同黏度、黏度指数分别为100、0的两参考流体的100°C↔40°C黏度变化量相比之百分比。最早是以宾州原油炼出的矿物油为VI=100、墨西哥湾原油炼出的矿物油为VI=0,早期会用石蜡及萘当作黏度指数为100、0的参考流体

这个方法在合成油与氢裂解技术普及前十分有用,只需查表与简单计算即可得出一流体的黏度指数值,从而对该油品的黏温变化曲线有直觉的概念。低黏度指数表示黏度随温度变化的程度剧烈,高黏度指数表示黏度对温度较不敏感。

随着高黏度、高黏度指数润滑基础油的问世,Dean & Davis的评测法被发现无法准确评测黏度指数超过100、或黏度较高的油品,因而衍生出了一些方法来补充。但Dean & Davis创造的方法仍被很多工业标准承认为黏度指数评测的方法之一,但限用于黏度指数<=100、100°C黏度<70cSt的油品。

如今,很多国家的工业标准与国际组织均已制定公布了黏度指数评测的标准,例如ASTM D 2270、ISO 2909、DIN 51564、JIS K 2286、IP 226等。

log log ( ν + C ) = K m log T {\displaystyle \log \log(\nu +C)=K-m\cdot \log T}

上式为Ubbelohde–Walter的黏-温公式,其中C, K, m是各流体本身的特性常数,若需要较精确掌握某特定温度的黏度,可利用此公式,虽然有三个常数,但C通常只有0.6~0.9,对计算没有太大影响,因此只需要该流体在两个不同温度时的黏度即可解出。

Vogel-Cameron则有另一种黏-温公式如下,同样有三个特性常数,并以绝对温度为T

η = A e ( B T + C ) {\displaystyle \eta =A\cdot e^{({\frac {B}{T+C}})}}

润滑基础油的黏度指数可以借由添加黏度指数提升剂(VI improver)而提升,在工作温度会大幅改变(例如内燃机)的情形下,以成本较低的低黏度指数油品添加黏度指数提升剂,可以节省成本。黏度指数提升剂的作用为“提高高温时基础油的黏度”,因此又称为黏度调整剂(Viscosity Modifier)。

黏度指数提升剂多为高分子聚合物,在较低温度时蜷曲成球体,对基础油没有太大物性影响,在高温时聚合物舒展,充满高分子丝线的油体黏度比同温度未添加的同种油品黏度为高。

添加了黏度指数提升剂的基础油,在较高温度受黏度指数提升剂的增稠,成为非牛顿流体,在高剪应力作用下黏度会损失,称为剪切损失(shear loss)。以上例而言,若在高剪应力(重度磨擦)情形下,H’与H间的差异会缩小,意即黏度指数提升剂对高摩擦工况效益较低。

SAE J300的机油黏度规定,SAE 8~60等级的黏度需符合两项测试规格,以SAE 20为例:

若某较低黏度、低黏度指数值的油品过量添加黏度指数提升剂以符合定义1,就可能不符合定义2。

相关

  • 杉村隆杉村隆(日语:杉村隆,1926年4月20日-),日本生物化学家。他的主要科学贡献为化学致癌物的研究。1997年,因在确立癌症成因基本概念方面的贡献获得日本国际奖。 2013年至2016年担任日本
  • 巴尔顿期巴尔顿期(也被称为奥弗斯期)是中始新亚世的一个阶段,起始和终止时间分别为41.2百万年前和37.8百万年前。
  • 薛聪薛聪(설총,字聪智,号于堂,生卒年不详,大约生活于公元7世纪晚期到八世纪初期,为新罗国僧人元晓大师与武烈王瑶石公主的儿子。为新罗文武王时期的儒家大学者、并在新罗国担任翰林的
  • 华商晨报《华商晨报》是中华人民共和国辽宁省的一份地方性都市报纸,由辽宁省归国华侨联合会与辽宁报业传媒集团共同主办,2000年创刊,2003年3月3日改为日报,发行范围覆盖辽宁全省。2019年
  • 兴义民族师范学院兴义民族师范学院为中国贵州省兴义市的一所公立高校。学院设有12个系,分别为政史系、中文系、英语系、数学系、物理系、化生系、计科系、体育系、艺术系、教育管理科学系、公
  • 新田站 (咸镜北道)新田站(韩语:신전역)是朝鲜民主主义人民共和国咸镜北道会宁市的一个铁路车站,属于咸北线。咸北线
  • 花面狐蝠属花面狐蝠属(花面狐蝠),哺乳纲、翼手目、狐蝠科的一属,而与花面狐蝠属(花面狐蝠)同科的动物尚有捷果蝠属(捷果蝠)、球果蝠属(布氏球果蝠)、灰果蝠属(灰果蝠)等之数种哺乳动物。
  • 诺罗敦·苏拉玛里特诺罗敦·苏拉玛里特(高棉语:នរោត្ដម សុរាម្រិត,罗马化:;1896年3月6日-1960年4月3日)一译诺罗敦·苏拉马里特、诺罗敦·苏拉玛烈,柬埔寨国王,1955年至1960年在位。他
  • 江苏人民出版社江苏人民出版社是中华人民共和国江苏省的一家地方综合性出版社,1953年1月1日由苏南人民出版社与苏北人民出版社合并而成,现为凤凰出版传媒集团成员。现在的ISBN代号为978-7-21
  • 马尔科姆·弗雷泽约翰·马尔科姆·弗雷泽,AC,CH,GCL,PC(John Malcolm Fraser,1930年5月31日-2015年3月20日),是前澳大利亚总理。在1975年澳大利亚的宪政危机中,总督约翰·克尔最后解除了惠特拉姆的总理