摘 要：采用13CNMR和凝膠色譜技術對粘度指數改進劑（jì）的分子結構進行（háng）了分析，並將分析結果與增粘能（néng）力進行（háng）了關（guān）聯，發現增粘能力主要決定於分子量和分子量分布，與分子序列（liè）分布（bù）無明顯的關係。
關鍵詞：粘度指數改進（jìn）劑；流變性（xìng）能；分子結構；增粘性能
粘度指數改進劑是一種油溶性鏈（liàn）狀高分子化（huà）合物，在室溫下一般呈橡膠狀或固體。為便（biàn）於使用，通常用150或100SN的中性油稀釋為5～30%的濃縮物。在粘（zhān）度和凝（níng）點較低（dī）的基（jī）礎油中添加1～10%的粘度（dù）指數改進劑，不僅可以提高粘度，而且能顯（xiǎn）著改善粘溫性能，適應寬溫度使（shǐ）用範圍對粘度的要求。粘度指數改進劑之所以能（néng）夠提高油品的粘度指數，改進粘溫性能，目（mù）前普遍（biàn）認為的機理是：粘度指數改進劑（jì）高分子線圈在高溫下伸（shēn）展，在低溫下收縮（suō），使得這（zhè）種線圈在（zài）高溫下的增粘能力大，低溫下的增粘能（néng）力小，從而保持油品的低溫粘度不超過某一Z大值，高溫粘度不降到某一Z小值，縮（suō）小因溫度變化帶來的粘度變化幅度。含這種添（tiān）加劑的潤滑油在高溫、低溫均具有良好的潤滑性能。
大量的工作表明，粘度指數改進劑的（de）增粘能力主要決定於分子量的大（dà）小，對乙烯丙烯共（gòng）聚（jù）物（wù）OCP而言，主要是主鏈碳數起決定作用。［1］。由（yóu）於分子量越大，粘（zhān）度指數改進（jìn）劑越易剪切（qiē）斷裂，影響其總體的使用性能，所以不（bú）能靠一味地增加（jiā）分子量來提高粘度指數改進劑的增粘能力。鑒於OCP是目前應（yīng）用於（yú）內燃機油的主要粘度指數改進劑類型（xíng），本文研究了（le）OCP粘度指數（shù）改進劑（jì）的分（fèn）子結構對增粘能力的影響，為使用和生產粘度（dù）指（zhǐ）數改進（jìn）劑提供基礎數據，尤其對於粘（zhān）度指數改進劑的（de）篩選具有指導意義。
1 理論（lùn）部分
(1)粘（zhān）度指數改進劑的（de）分子（zǐ）結構描述
OCP粘度指數改進劑的高分子是由許多具有相同鏈節結構，但具有不同鏈長即（jí）不同分（fèn）子量的各種大小分子所組（zǔ）成的高分子（zǐ）聚合（hé）物，所以，它們的分子量隻能是一（yī）種（zhǒng）平均分子量。表示（shì）它們分子量的方法有數均分子（zǐ）量(Mn)、重均分子量(Mw)和粘均分子量(Mv)。分子量分布一般采用（yòng）分布係數D(D=Mw/Mn)來表示。
X5表示高分子鏈中≥5個連續－CH2－基團所占的摩爾（ěr）分率，N0代（dài）表不間斷－CH2－的數均（jun1）序列長度值［2］。
乙（yǐ）烯丙烯共聚物的分子序列可表示為：P、E(一元序列（liè）)，PP、PE、EE(二元序列)，PPP、EEE、EEP、EPE、PEP、PPE(三元序列)。其中E表示－CH2－CH2－，P表示
，PP表示
，PE表示（shì）
，其它符號的意義可以依（yī）此類推。
(2)增（zēng）粘能力的度量
將粘度指數改（gǎi）進劑加（jiā）入到基礎油中，設VB為基礎（chǔ）油的100℃粘度，V為含粘度指數改進劑油的100℃粘度（dù），C為粘度指數改進劑在油中的（de）加入濃度(重量（liàng）百（bǎi）分（fèn）數)，則單位濃度粘度指（zhǐ）數改進劑對粘度增加的貢獻VINCREMENT作為增粘能力(Thickening power)的度量（liàng）：
VINCREMENT=(V-VB)/(VB×C)。
2 實驗部分
收集國（guó）內外（wài）公司生產的主要粘度指數改進劑，包括Lubrizol(Lz7065，Lz7060)，Exxon (PT8900，PT8920，PT8921，PT8941，CVM-2)，JinExxon(JINEX9600)，Ethyl(H5722)，Shell(Shell1140.5，Shell11250，Shell11260)，對其中的乙烯丙烯（xī）二元膠進行了考察。實驗所用基礎油為大慶150SN和500SN，其（qí）物理性質見表1。
表（biǎo）1 基礎油的性質
(2)溶膠過（guò）程
溶膠（jiāo）采用稀釋油在一（yī）定（dìng）溫度和（hé）時間內將幹膠進行（háng）溶（róng）解，溶解過程（chéng）如下：
幹膠→切膠(粒度3mm)→在稀釋油混合(6h)→攪（jiǎo）拌加熱→降溫→出料
(3)儀器和測定方法
OCP高分子的分子量及分（fèn）布測定采用美國（guó）Waters公（gōng）司生（shēng）產的凝膠滲透色譜儀(GPC)，分（fèn）子序列分布采用瑞（ruì）士Bruker公司生產（chǎn）的AM-300型13C—NMR核磁共振波譜儀(反門去偶法（fǎ）)，粘度的（de）測定采用德國Herzog生產的自動粘度測定儀。
采用GPC測定分子量及其分布，采用13C-NMR核磁共振波譜法對乙烯丙烯的分子鏈序列結構進行分析，實驗溫度393K，采樣次數5000，溶劑為氚代鄰二氯苯，內標（biāo）為TMS(四甲基矽烷)。通過譜圖歸屬采用一定的方法進行（háng）分子序列分布的（de）計算。有關的詳細情況見原來的工作［3］。
3 結果與討論
(1)分子結構測定結果
表2 OCP的分子量及分布
從分析結果可以（yǐ）看出，乙烯丙烯共聚物的分子量（liàng）範圍為：Mw=10～20×104，Mn＝5～13×104，D=1～3。
表3 分子序列分布定量分析
(2)分（fèn）子結構對增粘能力的影響
從圖1～3可以看出，隨著分子量的增加，增稠能力呈上升趨勢。這是因為分子量越大，分子的有效體（tǐ）積（jī）增大，內摩擦力（lì）增大，故增（zēng）粘能力增強。
增粘能力與分子量（liàng）分布的關係見圖4，可見分子量分布越窄，增粘能力越強，但變化幅度不大（dà）。分子序列對增（zēng）粘能力的影響見圖5～17，可見（jiàn）它（tā）們的影響是極弱的，即分子序列對增粘能力的變化不起決定性作用。
從增粘的角度考慮，平均分子量大且分布較窄的粘度指數改進劑應是Z佳產品，增粘能力主要取（qǔ）決於分子量。
圖（tú）1 粘（zhān）度指數改進劑重均分子量對增粘能（néng）力的影響（xiǎng）
圖2 粘度指數改進劑數均分子量對增粘能（néng）力的影響
圖3 粘度指數改進劑粘均分子量（liàng）對增粘能力的影響
圖（tú）4 粘度指（zhǐ）數改進劑分子（zǐ）量分布對增粘能力的影響
圖5 粘度指數改（gǎi）進（jìn）劑中丙烯（xī）基份額對增粘能力的影響
圖6 粘（zhān）度（dù）指數改進劑中乙烯基份額對增粘能力的影響
圖7 粘度指數改（gǎi）進劑PP序列對增粘能力的影響
圖8 粘（zhān）度指數改進劑PE序列對增粘能力的影響
圖9 粘度指數改（gǎi）進劑EE序列對增粘能力的影響
圖10 粘（zhān）度指數改進劑PPP序列對增粘能力的影響
圖11 粘度指數（shù）改進劑PPE序列對增粘能力的影響
圖12 粘度指數改（gǎi）進劑EPE序列對增（zēng）粘（zhān）能力的影響
圖13 粘度指（zhǐ）數（shù）改進劑PEP序列對增粘能力的影（yǐng）響
圖14 粘度（dù）指數改進劑PEE序（xù）列對增粘能（néng）力的影響
圖15 粘度指數改進劑EEE序列對增粘能力的影響
圖（tú）16 粘度指數改進劑X5列對低溫性能的（de）影響（xiǎng）
圖17 粘度指數（shù）改進劑不間斷-CH2-數均序列（liè）長度NO對低溫性能的影（yǐng）響
(1)如果從選擇良好的低溫性能出發，應選擇分子量低、分子量分布（bù）寬、乙烯單元多的OCP粘（zhān）度指數改進劑。
(2)分子序列通過影響高分子鏈間的纏結而影響低溫啟（qǐ）動（dòng）和泵送性能。
作者單（dān）位：王國金 朱和（hé）菊 葉元凱 (中國石化長城潤滑油集（jí）團公司研究所，北京100085)
陳月珠 (石油（yóu）大學化工係，北京102200)
參考文獻
［1］張景河，韓長寧（níng），現代潤滑（huá）油與燃料添加劑，北京：中國石化出版社，1991：236-278。
［2］斯.茲.卡普蘭，冷桂英譯，增粘劑和稠（chóu）化油，北京：石油工業出版社，1984：57-100。
［3］張錫鵬，稠化機油，北京：烴加工出版社，1985：66-134。
［4］許漢立，方之昌，內燃機（jī）潤滑（huá）與用油，北京：中國石化出版社，1997：108-237。
［6］朱和菊，王國金，陳月珠，乙（yǐ）烯丙烯共聚物分子（zǐ）鏈結（jié）構的定量分析，潤滑油，1999，14(2)：56-57。
