聚α烯烴

聚α烯烴基礎油從分類上應劃分為合成基礎油，其有別於物理蒸餾方法從石油中提煉出的礦物油基礎油。合成型基礎油是由來自原油中的瓦斯氣或天然氣所分散出來的乙烯、丙烯，經聚合、催化等繁複的化學反應煉製成的大分子組成的基礎油。

基本介紹

• 中文名：聚α烯烴
• 屬性：合成基礎油
• 特性：高熱氧化穩定性
• 優點：粘度指數高，與礦物油相容性好

相關定義

聚a烯烴是合成基礎油中的一種。聚α烯烴（PAO）是由乙烯經聚合反應製成α烯烴，再進一步經聚合及氫化而製成。它是最常用的合成潤滑油基礎油，使用範圍最廣泛。聚α烯烴合成油(簡稱PAO)具有良好的粘溫性能和低溫流動性,是配製高檔、專用潤滑油較為理想的基礎油。若此α烯烴為癸烯，則又稱之為聚癸烯；若此α烯烴為十二烯，則又稱之為聚十二烯。

分類

粘度分類

根據粘度的不同，可以分為低粘度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。

單體分類

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。

性能特點

特點

第一，高熱氧化穩定性。（熱穩定性指的是在寬泛的溫度區間內能保持良好的粘度指數，使得發動機能夠在寒冷的天氣下輕鬆安全啟動，同時能夠最大限度地保護髮動機在高速度和大負重下）因合成油分子結構的特殊性使得它能夠擁有更高的流動和穿透性（和礦物油比較）。它的化學穩定性指的是合成油在發動機中工作期間不會發生任何破壞它使用性能的化學變化（氧化，浸蠟等等），也就是說行程積垢和漆（指的是在溫度非常高的表面行成的透明的，堅固的，由氧化物形成的不會熔化的薄膜）的可能很小，以上說明合成油的優點是礦物油的3倍或者更多，傾點比礦物油低很多（－500C，－600C），非常高的粘度指數，也就是說在溫度的變化下粘度的變化並不大，這點就可以使發動機在嚴寒的天氣下輕鬆啟動。

第二，在工作溫度高於1000C時仍然保持較高的粘度指數——因此分離摩擦表面的油膜不會破壞最佳熱能狀態，而能夠降低發動機整體的機械損耗減少零件磨損。

優點

1、粘度指數高（一般大於135）
PAO粘度指數高，一般都在135以上，而礦物油基礎油一般在85－90，精製礦物油基礎油VI一般在95左右。精製程度更高的如III類基礎油的VI一般在120左右。
2、傾點低，低溫流動性好
PAO傾點低，比礦物油具有更為優異的低溫流動性。可調製很多低溫要求高的油品。
3、氧化安定性
在RBOT測試中，高品質的PAO(聚α－烯烴合成基礎油)達到壓降的時間是Ⅱ類加氫基礎油的3～4倍，是Ⅲ類深度加氫基礎油的1.5～2倍。
4、揮發性低
油品蒸發度高，會增加消耗量的增加和轉化催化劑的中毒，基礎油具有低的揮發性變成一個重要的因素。
5、優越的熱安定性
PAO耐高溫，分解少，其熱安定性與雙酯相當，優於礦物油和烷基芳烴，PAO與多元醇酯的混合油有很好的熱安定性。
6、極佳的剪下安定性
7、水解安定性好
8、與礦物油相容性好
9、一般與油封兼容性好

缺點

1）成本比礦物油基礎油高

2）添加劑溶解性不好，因為添加劑能溶於酯，酯能溶於PAO，因此常常要和酯（通常是二酯和多羥基酯）調配

套用

高溫性能好（170－200℃）：燃氣輪機油，高溫航空潤滑油，高溫潤滑脂

低溫性能好（-40－-60℃）：寒區及嚴寒區內用內燃機油，齒輪油，液壓油，冷動機油

熱/氧化穩定性好，結焦少：空氣壓縮機油，長壽命潤滑油

無色、無毒：食品及紡織機械用油，塑膠聚合溶劑

對皮膚浸潤性好：化妝品及護膚用品

閃點及燃點高：難燃液壓油

其它特性：傳導油，導熱油，絕緣油，金屬加工液等

生產工藝

70年代以來,聚α-烯烴油合成技術在國內外發展較快。聚α烯烴合成油的原料α烯烴可通過乙烯齊聚和石蠟裂解兩種方法獲得。國際上一般以乙烯齊聚的癸烯為原料生產聚α烯烴合成油，國內α烯烴主要通過石蠟裂解製得。國內普遍以蠟下油為原料，經裂解、聚合、分餾、白土精製等工序生產聚α烯烴合成油。

PAO主要是由稱為癸烯的C10的直鏈α烯烴組成的，控制聚合工藝生產出C30、C40和C50單分子的混合物，以6厘斯的PAO而聞名。過控制合成工藝，調節最終產品中C30/C40/C50的比例可得到不同粘度級別的PAO。

原料不限於癸烯；辛烯（C8）或十二烯（C12）直鏈α-烯烴也可使用。比C10高的多級分子，是較重的PAO，用於較高粘度重量的潤滑劑。

國外生產的聚α烯烴(PAO)一般採用乙烯聚合成的C8~10的α烯烴再經路易斯酸絡合型催化劑定向聚合而成。由於原料α烯烴分子整齊，聚合油的分子規整、分子量 分布窄，因此，所得的油品質量高，而且工 藝成熟。由線性α烯烴（如1-癸烯）生產聚α烯烴的步驟如下：

第一步是齊驟。低粘度（V100：2~10mm2/s）聚α烯烴液的生產採用BF3.ROH催化劑系統；高粘度V100：40~100mm2/s）的生產則採用齊格勒-納塔催化劑；

第二步是不飽和的齊聚物經金屬催化劑，如Ni或Pd進行加氫以保證最終的產品的 化學惰性，並提高氧化安定性。聚α-烯烴基礎油比礦物油基礎油的粘度指數高、揮發性低、低溫性能和氧化安定性能好，適合調製高級發動機油、自動傳動液和特殊工業用油、潤滑脂等。

國內主要依靠石蠟裂解的α烯烴生產聚α烯烴。由於石蠟含油率高，使得裂解的正構α烯烴的含量低（一般低於65%）。α烯烴的分子量分布較寬，一般在C5~C17之間，而由C8以下碳數α烯烴製得的聚合油粘度指數較差，由C10以上碳數的α-烯烴製得的合成油低溫性能較差，因而嚴重影響了國產聚α烯烴的粘度指數及低溫性能。另外，生產中採用的無水氯化鋁作催化劑，既造成原料和聚合分子的異構化，又使操作複雜、污染嚴重、鋁渣處理困難，影響了聚α-烯烴的氧化安定性及油品的質量。我國聚α烯烴基本上沒有加氫處理，聚合油中仍然殘留雙鍵，因此，儘管其低溫性能稍好，但其他性能與礦物油相近。

套用領域

節能、長壽命汽車齒輪油和重負荷傳動油

含聚α烯烴的合成齒輪油套用

高溫齒輪油和循環油

高效高負荷蝸輪蝸桿齒輪油

工業、航空和汽車寬溫潤滑脂

各種開式和閉式極壓齒輪油

工業液壓油

長壽命空氣壓縮機油

國內市場

聚α烯烴基礎油（簡稱PAO）主要分為低粘度（2-10cSt）和中高粘度（>25cSt）兩大市場。2005年低粘度PAO的市場總需求量約為280000噸，高粘度PAO市場估計為30000噸。對於低粘度PAO而言，由於其多功能性、高效性及經濟性，在高端潤滑油基礎油市場上占據著絕對優勢，但是近幾年來由於高質量的III類基礎油和GTL基礎油的持續增長，而使其發展勢頭受到了限制。

而高粘度PAO前景則更加誘人，在97年到2004年的八年里，儘管高粘度PAO全球的需求量僅僅只是低粘度的十分之一，但卻是整個合成油市場最主要的利潤貢獻者，其增長率有六年超過了9%。高粘度PAO市場主要被兩家公司瓜分，Exxonmobil和Chemtura。還沒有找到一種經濟可行的替代品，能夠在高等級齒輪油或者脂增稠過程中，既能提高粘度指數又能保持剪下穩定性：I類基礎油光亮油，成本低廉，但是低溫性能不好，且芳烴含量高；高粘度酯類油性能不錯，但是成本較高。

在今後的5-10年中，對於高級潤滑油的需求越來越大，加上汽車、機械行業的快速發展，對油品的換油期和節能效果提出了更高要求，這些都需要潤滑油及其基礎油有更加優異的性能，從而促使了高粘度PAO的持續發展。