你的位置:首页 > 新闻动态 > 公司新闻

ZDDP系列添加剂 (Zinc dithiophosphate)应用及制作反应解释

2017/6/10 11:08:00      点击:

二烷基二硫代磷酸锌(Zincdithiophosphate, ZDDP), 是一类重要的多功能润滑油添加剂,同时具有抗氧剂、缓蚀剂、极压剂和抗磨剂的功能。ZDDP系列添加剂应用范围非常广泛,涵盖了车用润滑油和工业润滑油的绝大多数领域,例如调制中高档柴油机油、抗磨液压油、中速船用油、抗磨液压油、中高档内燃机油、齿轮油、液压油、轴承油、导轨油及金属加工油等。 

 

现在中国大陆市场上该系列的主要单剂型号有:

T202:硫磷丁辛伯烷基锌盐

T203:硫磷双辛伯烷基锌盐

T204:碱式硫磷双辛伯烷基锌盐

T205:硫磷丙辛仲伯烷基锌盐

T206:硫磷伯仲烷基锌盐

T207:硫磷伯仲辛烷基锌盐

T208:硫磷仲烷基锌盐

T209:硫磷仲烷基锌盐

T213:硫磷伯烷基锌盐


市面上很多厂商的添加剂并不以ZDDP单剂的形式出售,大多以润滑油复合添加剂的形式买卖。虽然如此,这些复合添加剂或多或少的包含了上述ZDDP系列的一种单剂或者几种单剂。虽然市面上有关ZDDP的复合添加剂五花八门,就其本质而言,绝大多数产品仍然主要是用ZDDP单剂复合而成。这些产品的不同之处仅仅在于不同的厂商在复合添加剂中添加了自己的特殊润滑材料或者各种ZDDP单剂的含量有所区别。

 

ZDDP系列添加剂的生产过程实际上是比较简单的。ZDDP的常见分子结构式如1所示,其中R1R2一般代表不同长度的脂肪醇烷基链,常见的烷基链长度为1-22个碳原子,这些烷基链可以仅仅是直链的,也可以是带支链结构的。烷基链的长度、分子链的几何结构对ZDDP的摩擦性能有非常重要的影响。


1  ZDDP常见的分子结构形态


 

合成ZDDP添加剂一般需要经过两个步骤。


第一步是通过脂肪醇与五硫化二磷反应,生成烷氧基硫磷酸。这一步的主要化学反应方程式如2所示。由于脂肪醇与五硫化二磷的反应属于剧烈放热反应,生成的烷氧基硫磷酸一般为成分非常复杂的混合物。市面上的绝大多数烷氧基硫磷酸产品以混合物的形态纯在。在硫磷酸市场,一般以酸值来表示硫磷酸的含量。时至今日,中国大陆还没有相应的国家标准来规范硫磷酸产品的产品质量,以及纯度。

 

烷氧基硫磷酸制备主要化学反应

 


第二步反应涉及烷氧基硫磷酸与氧化锌的酸碱中和反应,这一步的主要化学反应方程式如3所示。合成的ZDDP产品一般是ZDDP单聚体、ZDDP二聚体、ZDDP四聚体、ZDDP多聚体和ZDDP聚合物的混合物。

 

3    ZDDP制备主要化学反应

 

ZDDP系列产品种类繁多,一个方面在于制备过程中副反应众多,另一个方面在于起始脂肪醇原料的选择可以是一种脂肪醇或者多种脂肪醇的混合物。需要说明的是,制备ZDDP过程中的副反应并不一定有害,一般来讲适当控制,其对最终产品性能还有所提高,这种与人们直观认识相悖的现象是由ZDDP的摩擦化学原理决定了的。

 

虽然ZDDP添加剂的综合性能优异,但是随着环境法规的越来越严厉,ZDDP有逐渐被淘汰的趋势,究其原因,包含三方面:一是ZDDP添加剂分子结构中中包含了相当质量分数的硫磷元素,ZDDP作为润滑油的一种添加剂,避免不了随废油一起排放的命运,硫磷元素的大量排放会严重污染环境;二是润滑油中使用ZDDP添加剂,ZDDP会让汽车尾气处理催化剂一定程度中毒,降低尾气处理效率,增加污染气体排放;三是生产ZDDP的过程,涉及硫磷酸的制备,制备硫磷酸会有大量的废气废水处理,例如硫化氢,目前中国大陆生产硫磷酸的企业主要是一些资质欠缺的中小企业来完成,这些企业并没有完善的环保控制措施降低废水废气排放。


按照目前技术的发展趋势,在可预见的将来,有机钼添加剂是一类有望替代ZDDP的添加剂新品种