節(jié)能潤(rùn)滑油主要通過(guò)三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是低粘度油；二是高粘
度指數(shù)油；三是含有摩擦改進(jìn)劑的油。
低粘度油
粘度越大內(nèi)摩擦力越大，在應(yīng)用中能耗越高。國(guó)內(nèi)外實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證
明，在流體潤(rùn)滑范圍內(nèi)，潤(rùn)滑油在使用條件下粘度每差1mm2/s，
能耗大約相差0.5~1%；粘度相差一個(gè)級(jí)號(hào)，則能耗大約相差
1~5%。從節(jié)能角度出發(fā)，在選用潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)在保證設(shè)備潤(rùn)滑的前提
下，盡量采用低粘度潤(rùn)滑油。
多級(jí)油和高粘度指數(shù)油
汽車工作時(shí)，受地區(qū)、季節(jié)、晝夜、負(fù)荷的影響，溫差變化很大，
有時(shí)相差數(shù)十度，而潤(rùn)滑油粘度隨著溫度變化而變化，升降幅度的
大小和潤(rùn)滑油的粘度指數(shù)有關(guān)，粘度指數(shù)高的，粘度隨溫度變化小，
粘度指數(shù)低的，粘度隨溫度的變化大。為盡量避免由于粘度變化太
大所造成的設(shè)備磨損和能耗增多，在選用油品時(shí)，應(yīng)選用粘度指數(shù)
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
高的油。高粘度指數(shù)潤(rùn)滑油是以高粘度指數(shù)基礎(chǔ)油或在基礎(chǔ)油中加
粘度指數(shù)改進(jìn)劑組成，通稱為多級(jí)油；另一種是合成內(nèi)燃機(jī)油，如
酯類、聚a烯烴發(fā)動(dòng)機(jī)油等。
含有摩擦改進(jìn)劑的油
潤(rùn)滑油的低粘度化，有利于節(jié)約燃料，為了避免可能出現(xiàn)的邊界
摩擦所造成的磨損，往往在低粘度油中加入摩擦改進(jìn)劑，這種添加
劑可以和金屬表面形成堅(jiān)固的吸附膜或滲透膜或金屬發(fā)生反應(yīng)生成
化學(xué)膜。這種膜摩擦系數(shù)很小，可以保證設(shè)備邊界磨擦?xí)r不發(fā)生擦
傷和燒結(jié)，節(jié)能效果顯著，
合成酯基礎(chǔ)油屬V類基礎(chǔ)油
多元醇酯類型
新戊二醇酯
三羥甲基丙烷酯
季戊四醇酯
2/17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
一般的酯（如雙酯，單酯，β碳原子上有氫原子的醇酯），因加
熱會(huì)形成六元環(huán)結(jié)構(gòu)的中間體，在較低能量（0.19MJ/mol)下會(huì)熱分
解.多元醇酯的β位置上沒(méi)有氫原子，不能生成六元環(huán)結(jié)構(gòu)，在高溫
下主要發(fā)生自由基的熱分解（0.28MJ/mol)。多元醇酯的熱分解溫度
比雙酯50℃左右。
3/17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
4/17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
1、合成酯在所有的基礎(chǔ)油中綜合性能最好
5/17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
優(yōu)異的氧化安定性與熱穩(wěn)定性能
良好的低溫流動(dòng)性能
高粘度指數(shù)
良好的潤(rùn)滑性與抗磨性能
低蒸發(fā)損失
極好的溶解性
優(yōu)良的生物降解性與可再生性能
2、具有良好的低溫流動(dòng)性能和高粘度指數(shù)
多數(shù)酯類油的粘度指數(shù)都很高，具有很好的低溫性能，可在極寬的
溫度范圍內(nèi)使用
酯類油的特點(diǎn)
酯類油最大的特點(diǎn)是酯分子中含有多重酯鍵(-COOR)，賦予了酯
分子以極性,因而賦予酯類油許多比PAO和II、III類加氫基礎(chǔ)油更加
優(yōu)越的性能和應(yīng)用特點(diǎn)。
6/17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
1、極佳的潤(rùn)滑性能
極性結(jié)構(gòu)賦予酯類油特殊的潤(rùn)滑表現(xiàn)，獨(dú)特的分子吸附作用，容易
吸附在界面上形成穩(wěn)定的油膜，類似摩擦改進(jìn)劑，因而能提高油品
的潤(rùn)滑性，即使冷車狀態(tài)也不至于完全回流，提供很好的低溫保護(hù)。
減少啟動(dòng)時(shí)的磨損（啟動(dòng)時(shí)磨損占總磨損的75%）。潤(rùn)滑性的提高
可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性，減少摩擦動(dòng)力損失，減少引發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音，
增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。
摩擦系數(shù)①耐荷重力/0.1MPa②磨痕直徑/mm③
多元醇酯
0.155.50.64
雙酯
0.205.00.83
150N0.244.50.90
PAO0.304.00.91
①曾田式擺動(dòng)摩擦試驗(yàn)機(jī)
②曾田式四球試驗(yàn)機(jī)
③高速四球試驗(yàn)機(jī)
邊界潤(rùn)滑的潤(rùn)滑性可以從靜摩擦μs和動(dòng)摩擦系數(shù)μk的比值來(lái)推
斷,當(dāng)數(shù)值小于1時(shí)，發(fā)生滑動(dòng)。脂肪酸酯的邊界潤(rùn)滑特性見(jiàn)表，直
鏈脂肪酸的多元醇酯油良好的潤(rùn)滑性，脂肪酸碳原子數(shù)的增加潤(rùn)滑
性稍有提高，直鏈脂肪酸酯比支鏈脂肪酸酯潤(rùn)滑性好。
酯醇酸
μsμkμs/μk
多元醇酯新戊二醇癸酸
異辛酸
異癸酸
0.120
0.183
0.188
0.137
0.181
0.184
0.88
1.01
1.02
多元醇酯三羥基甲
基丙烷
己酸
辛酸
癸酸
異辛酸
異癸酸
0.112
0.113
0.092
0.186
0.181
0.135
0.113
0.092
0.183
0.177
0.83
0.86
0.70
1.02
1.01
7/17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
多元醇酯季戊四醇壬酸
異辛酸
異壬酸
異癸酸
0.089
0.171
0.190
0.174
0.122
0.169
0.176
0.172
0.73
1.01
1.08
1.01
雙酯異辛醇
辛醇
癸醇
己二酸
0.262
0.211
0.200
0.174
0.153
0.164
1.51
1.38
1.22
PAO中加入酯類油能顯著減少摩擦系數(shù)。
PAO中加入酯類油對(duì)HFRR試驗(yàn)結(jié)果的影響*
試油摩擦系數(shù)成膜性/%
PAO2mm2/s0.23014
PAO2mm2/s+20%多元醇酯0.11570
PAO4mm2/s0.15720
PAO4mm2/s+20%多元醇酯0.10285
注:*HFRR試驗(yàn):高頻往復(fù)臺(tái)架試驗(yàn)。
2、酯與添加劑有良好的相容性和對(duì)油泥積炭有良好的溶解性
5.5 5.2 4
苯胺點(diǎn)
119 20 100
可以在PAO和加氫油中加入雙酯或多元醇酯來(lái)提高對(duì)添加劑的溶
解能力，對(duì)添加劑的感受性較強(qiáng)，可以很好的與抗氧，抗磨，清凈
等添加劑融合，協(xié)同，充分發(fā)揮添加劑的功效。
酯的極性有助于增加油中初級(jí)氧化產(chǎn)物及油泥的溶解度,有優(yōu)異
的清潔能力，有效防止油泥和積碳的形成。
PAO與酯類油的清凈能力比較(1G2 試驗(yàn)）
PAO/
多元醇酯/
8 / 17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
第一環(huán)槽沉積/% 4513
評(píng)分17261
清潔的好處
機(jī)油能迅速地保護(hù)到發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部分；
減少雜質(zhì)，使?jié)櫥偷钠渌δ芨玫陌l(fā)揮；
有效減少磨損；
保持良好的粘度穩(wěn)定性；
減少亮紅燈的發(fā)生；
順暢安靜的駕駛感受。
3、低的蒸發(fā)損失和優(yōu)良的的熱氧化安定性
蒸發(fā)損失比PAO和加氫基礎(chǔ)油都低。
化驗(yàn)項(xiàng)目
V100 V40
CCS
-30℃
VI FP
蒸發(fā)損
失
熱管
PAO4 3.999 18. 1.3 7.0
TRS0812 4.617 21.47 1392 134 252
3.9
4.0
100N （ II
類油）
4.277 20.53 5.0 5.0
PAO、雙酯和多元醇酯熱氧安定性比較
由于在多元醇酯的醇基之β 碳原子上沒(méi)有氫原子,因而多元醇酯比
雙酯熱穩(wěn)定性更好,其氧化安定性也比雙酯高。
由于在多元醇酯的醇基之β 碳原子上沒(méi)有氫原子,因而多元醇酯
比雙酯熱穩(wěn)定性更好,其氧化安定性也比雙酯高。
PAO、雙酯和多元醇酯熱安定性比較
9 / 17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
項(xiàng)目PAO雙酯 多元醇酯
100℃粘度損失，%9.10 9.200.10
總酸值，mg KOH/g0.22 53.908.10
質(zhì)量損失，% 1.16 23.101.09
注：熱安定性試驗(yàn)條件為基礎(chǔ)油在氮?dú)庵斜患訜岬?287.78 (550 ℃
F)，并持續(xù)72 h。
PAO和酯類油的抗氧化性能比較
項(xiàng)目PAO 雙酯多元醇酯
100℃粘度5.85.3 4.3
旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)，min 1770 —
差式掃描熱分析，min 2.55.0 60+
氧化腐蝕試驗(yàn)后
總酸值，mg KOH/g —7.1 1.3
酯類油的氧化安定性及其與礦物油的對(duì)比
各種酯類油及礦物油 成漆板試驗(yàn)結(jié)果*
礦物油3.95
雙酯2.50
苯二甲酸酯1.07
偏苯三酸酯0.04~0.50
三羥甲基丙烷酯0.18~0.57
注:*成漆板試驗(yàn)條件:275 , 22 h, ℃ 通空氣,樣品均含 1%胺型抗
氧劑。
成焦板試驗(yàn)熱安定性
基礎(chǔ)油清潔度
4.0mm2/s 的礦物油0
4.0mm2/s 的PAO8.0
5.0mm2/s 的烷基芳烴2.0
5.4mm2/s 的雙酯8.0
10 / 17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
4.0mm2/s 的多元醇酯9.5
試驗(yàn)條件：成焦板溫度310℃
槽溫：121℃
操作：濺油6min，烘烤1.5min
評(píng)分條件： 10＝清潔
熱氧化穩(wěn)定性
PAO和酯的熱氧化穩(wěn)定性均優(yōu)于礦物油,最高使用溫度見(jiàn)表
2。
表2基礎(chǔ)油的最高使用溫度
基礎(chǔ)油最高使用溫度/℃
礦物油121.1
PAO121.1~176.6
雙酯148.8~176.6
多元醇酯176.6~218.3
4.粘壓特性
在彈性流體潤(rùn)滑，油的粘度隨壓力的增加而上升。如在齒輪的
齒面，壓延時(shí)的輥筒面等，潤(rùn)滑油所承受的壓力從數(shù)千千帕到
10 萬(wàn)千帕。一般潤(rùn)滑油的粘度-壓力近似如下關(guān)系：
η=η0exp(β?p)
多元醇酯的粘度壓力系數(shù) β 為1.45-1.55，而石蠟基礦物油 β 為
1.7-1.8，環(huán)烷基礦物油 β 為 2.2-2.3，所以隨壓力的增加多元醇
酯的粘度上升比較小，可以在很寬的壓力范圍進(jìn)行流體潤(rùn)滑，
所以能耗就小。
5.環(huán)保性能
酯鍵為微生物攻擊酯分子提供了活化點(diǎn)，因而酯是可生物降解
的，因而酯類油可用于“對(duì)環(huán)境友好潤(rùn)滑油”的配方
不同酯類油的可生物降解性
11 / 17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
酯類油類型 OECD 301B（20d）/% CEC L 33A
93（21d）/%
單酯30～9070～100
雙酯10～8070～100
苯二甲酸酯 5～7040～100
偏苯三酸酯 0～400～70
直鏈多元醇酯50～90 80～100
支鏈多元醇酯0～400～40
復(fù)合酯 60～9070～100
概括起來(lái)，相對(duì)于PAO和加氫油，合成酯的好處就在于：潤(rùn)滑
性好，蒸發(fā)損失小，溶解能力大（對(duì)添加劑和油泥積炭），積
炭小，清潔性好，導(dǎo)熱系數(shù)高，比熱容大。
潤(rùn)滑油的許多問(wèn)題是同油的溫度相關(guān)的，合成酯摩擦磨損小了，
摩擦熱也就少；導(dǎo)熱系數(shù)高和機(jī)件清潔干凈，容易散熱；熱容
大，同樣熱量溫度低，等等因素是使得使用酯類油的油溫要比
不加酯類油的要低。油溫度低，油的氧化程度也就小了，油的
壽命延長(zhǎng)。
酯類合成油的用途
1、發(fā)動(dòng)機(jī)油： 主要是雙酯和多元醇酯，其他包括二聚酸酯、
聚酯、單酯、鄰苯二甲酸酯。市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力是延長(zhǎng)換油期，趨向
使用低粘度油，節(jié)省燃油耗和降低排放。1.合成酯獨(dú)特的分子
極性，使油膜牢固地吸附在發(fā)動(dòng)機(jī)件表面，解決冷車啟動(dòng)干摩
擦 2.合成酯油的潤(rùn)滑性極其優(yōu)秀，揮發(fā)性大大低于同粘度礦物
油和 PAO，同時(shí)優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性使得用低粘度酯時(shí)沉積物少而
且低溫流動(dòng)性好。節(jié)省燃料，增加機(jī)油壓力，提升動(dòng)力性能；
降低尾氣排放，減少發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。3.天然的溶解能力，充分發(fā)
揮添加劑的功能，防止油泥和沉積物形成，優(yōu)越的分散清潔能
力，保持發(fā)動(dòng)機(jī)件表面清潔。
12 / 17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
因而全合成發(fā)動(dòng)機(jī)油用酯類油與聚 a 一烯烴的調(diào)和基礎(chǔ)油是
最佳的選擇。為降低成本,也可將酯類油摻合礦物油制成半合成
油,以改善發(fā)動(dòng)機(jī)油的各方面性能,所以半合成發(fā)動(dòng)機(jī)油發(fā)展很
快。
2、二沖程油：用于二沖程油的酯為二聚酸酯和多元醇酯，
另外還有偏苯三酸酯和復(fù)酯，其市場(chǎng)受低排放發(fā)動(dòng)機(jī)清潔性和
生物降解性所驅(qū)動(dòng)。二沖程油用酯比礦物油的優(yōu)點(diǎn)在于是發(fā)動(dòng)
機(jī)清潔，減少粘環(huán)，沉積物在環(huán)槽、裙部、內(nèi)腔的堆積，改善
著火點(diǎn)性能和火花塞壽命。由于極性酯的存在，增加了在金屬
表面的粘著，使酯的潤(rùn)滑性比烴類好。
3、壓縮機(jī)油：用作合成壓縮機(jī)油的酯類主要有多元醇酯和
雙酯以及芳香酯。合成酯型壓縮機(jī)油適用于工作溫度高于
93℃，連續(xù)重負(fù)荷的多級(jí)高壓螺桿式空氣壓縮機(jī)，使用壽命可
比PAO型油延長(zhǎng)一倍。合成酯油另一主要特點(diǎn)是殘?zhí)康停褂?/p>
中抑制油泥、沉淀和積炭的產(chǎn)生，提高了曲軸箱及油品的清潔
度，使傳熱良好 、減少磨擦和運(yùn)動(dòng)部件的阻力，從而減少維修
和停工時(shí)間，可減少動(dòng)力耗費(fèi)用 7.2％節(jié)省動(dòng)力 3％。而合成酯
用于往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，其高閃點(diǎn)和良好的氧化安定性更顯出
其優(yōu)越性。
合成酯型壓縮機(jī)油適用于工作溫度高于 93℃，連續(xù)重負(fù)荷
的多級(jí)高壓螺桿式空氣壓縮機(jī)，使用壽命可比PAO型油延長(zhǎng)一
倍。合成酯油另一主要特點(diǎn)是殘?zhí)康?，使用中抑制油泥、沉?/p>
和積炭的產(chǎn)生，提高了曲軸箱及油品的清潔度，使傳熱良好 、
減少磨擦和運(yùn)動(dòng)部件的阻力，從而減少維修和停工時(shí)間，可減
少動(dòng)力耗費(fèi)用 7.2％節(jié)省動(dòng)力 3％。而合成酯用于往復(fù)式空氣壓
縮機(jī)，其高閃點(diǎn)和良好的氧化安定性更顯出其優(yōu)越性，對(duì)于大
型往復(fù)式空氣壓縮機(jī)的單程氣缸潤(rùn)滑，常見(jiàn)的問(wèn)題是在氣缸和
排氣閥中形成殘?zhí)亢陀湍啵痤l繁的維修和停車，更嚴(yán)重的
13 / 17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
是原用礦物油時(shí)，由于殘?zhí)俊P蝕潤(rùn)滑劑的過(guò)量和高壓作用使
壓縮系統(tǒng)在低于149℃的情況下自動(dòng)起火，甚至引起爆炸。
酯型壓縮機(jī)油的應(yīng)用，取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。如國(guó)外某公
司用了三年時(shí)間對(duì)100 臺(tái)回轉(zhuǎn)葉片式和螺桿式壓縮機(jī)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)
的酯型壓縮機(jī)油及壓縮機(jī)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，所有試驗(yàn)的壓縮機(jī)都超過(guò)
了予期的換油時(shí)間?；剞D(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)換油期由原來(lái)用礦物油的
500 小時(shí)延長(zhǎng)到4000 小時(shí)以上，其中有幾臺(tái)試驗(yàn)持續(xù)了10000 多
小時(shí)?；剞D(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)則由原來(lái)的1000 小時(shí)延長(zhǎng)到8000 小時(shí)以
上，而有幾臺(tái)試驗(yàn)長(zhǎng)達(dá)13000 多小時(shí)。同樣在往復(fù)式壓縮機(jī)用雙酯
油進(jìn)行試驗(yàn)，提高了氣缸和曲軸箱的清潔度，使閥門(mén)的清洗周期延
長(zhǎng)了七倍。
近年來(lái),國(guó)際環(huán)保組織已限制使用破壞空間臭養(yǎng)層的氟里昂,汽車
和家用空調(diào)壓縮機(jī)已逐步改用環(huán)保型制冷劑,與之相配套的壓縮機(jī)潤(rùn)
滑油也改用以合成酯和聚醚冷凍機(jī)油. 它與環(huán)保型制冷劑
HFC134a、R404、R407 等有極好的互溶性和熱化學(xué)安定性、潤(rùn)滑
性優(yōu)良，且無(wú)毒、可生物降解，對(duì)環(huán)境無(wú)害，屬于綠色潤(rùn)滑劑
14 / 17
合成酯基礎(chǔ)油性能及應(yīng)用
4、航空潤(rùn)滑劑：一般用雙酯和多元醇酯，市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力是改善熱
穩(wěn)定性和減少揮發(fā)。Ⅰ型油分兩類，第一類油100℃粘度3mm2/s，
第二類油100℃粘度7.5mm2/s，它們以雙酯為基礎(chǔ)油，主要用于渦
輪螺旋漿發(fā)動(dòng)機(jī)；Ⅱ型油100℃粘度為5mm2/s.它以多元醇酯作為基
礎(chǔ)油，滿足隨著噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)功率的提高，對(duì)油的熱穩(wěn)定性和耐荷重
性相應(yīng)提高的要求，主要用在艦載機(jī)和民航機(jī)，目前這類油的使用
量最大，達(dá)90%以上。
5、難燃液壓油：通常為季戊四醇油酸酯、三羥甲基丙烷油酸酯
等。由于多元醇酯閃點(diǎn)高,阻燃性好,粘度指數(shù)高,使用溫度范圍寬,潤(rùn)
