加氫石油樹(shù)脂（Hydrogenated Petroleum Resin，HPR）作為一類(lèi)經(jīng)加氫改性的低分子量聚合物（分子量通常在500~5000Da），具有分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、極性可調(diào)、與潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油相容性?xún)?yōu)異等特性，在潤(rùn)滑油領(lǐng)域可作為高效摩擦改進(jìn)劑（Friction Modifier，FM）。其核心優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)物理吸附、化學(xué)成膜及界面潤(rùn)滑調(diào)控，在摩擦副表面構(gòu)建穩(wěn)定的潤(rùn)滑保護(hù)膜，顯著降低摩擦系數(shù)、減少磨損，同時(shí)提升潤(rùn)滑油的高溫穩(wěn)定性與長(zhǎng)效性。本文系統(tǒng)闡述加氫石油樹(shù)脂的減摩作用機(jī)制、性能影響因素、應(yīng)用效果及優(yōu)化策略，為潤(rùn)滑油的摩擦性能升級(jí)提供技術(shù)參考。

一、加氫石油樹(shù)脂的減摩作用機(jī)制

加氫石油樹(shù)脂通過(guò)多重界面作用實(shí)現(xiàn)減摩抗磨，核心機(jī)制圍繞“吸附膜構(gòu)建”“摩擦化學(xué)反應(yīng)”“潤(rùn)滑狀態(tài)優(yōu)化”三個(gè)維度展開(kāi)：

1. 物理吸附與化學(xué)成膜協(xié)同作用

物理吸附膜形成：加氫石油樹(shù)脂分子鏈中含有的脂環(huán)族、烷基等疏水基團(tuán)與潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油（礦物油、合成油）具有良好相容性，而分子末端或側(cè)鏈的少量極性基團(tuán)（如羥基、羧基，源于加氫殘留或改性引入）可通過(guò)范德華力、氫鍵吸附于摩擦副金屬表面（如鋼、鋁、銅），形成一層致密的物理吸附膜（厚度約5~20nm）。該膜可隔離摩擦副直接接觸，減少干摩擦導(dǎo)致的劇烈磨損，降低摩擦系數(shù)。

摩擦化學(xué)反應(yīng)膜強(qiáng)化：在高溫（>150℃）、高壓（>100MPa）的摩擦條件下，加氫石油樹(shù)脂分子鏈可發(fā)生輕微降解，釋放出活性基團(tuán)（如烯烴、環(huán)烷烴自由基），與金屬表面的氧化膜（如Fe₃O₄、Al₂O₃）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層兼具潤(rùn)滑性與耐磨性的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜（主要成分為金屬有機(jī)酸鹽、碳化物）?；瘜W(xué)膜與物理吸附膜協(xié)同作用，顯著提升潤(rùn)滑膜的承載能力與穩(wěn)定性，避免極端工況下膜破裂導(dǎo)致的摩擦失效。

2. 界面潤(rùn)滑狀態(tài)優(yōu)化

降低界面剪切應(yīng)力：加氫石油樹(shù)脂的分子鏈呈柔性結(jié)構(gòu)，吸附于金屬表面后可形成“柔性潤(rùn)滑層”，在摩擦過(guò)程中分子鏈易發(fā)生滑動(dòng)與取向，降低界面剪切阻力，使摩擦系數(shù)從基礎(chǔ)油的0.15~0.20降至0.08~0.12。

填補(bǔ)摩擦表面微凹：加氫石油樹(shù)脂的低分子量特性使其易滲透至摩擦副表面的微裂紋、凹坑中，通過(guò)物理填充與化學(xué)黏結(jié)作用修復(fù)表面缺陷，減少表面粗糙度（Ra值可降低30%~50%），避免 “微凸體”間的咬合與切削磨損，進(jìn)一步優(yōu)化潤(rùn)滑狀態(tài)。

3. 潤(rùn)滑油流變特性調(diào)控

加氫石油樹(shù)脂可通過(guò)分子鏈纏繞與相互作用，適度提升潤(rùn)滑油的黏度與黏度指數(shù)，改善油膜韌性與承載能力。在邊界潤(rùn)滑與混合潤(rùn)滑狀態(tài)下，黏度優(yōu)化可延長(zhǎng)油膜持續(xù)時(shí)間，減少摩擦副接觸頻率；同時(shí)，其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性可避免高溫下潤(rùn)滑油黏度急劇下降，保障寬溫度范圍（-20~200℃）內(nèi)的穩(wěn)定減摩效果。

二、影響加氫石油樹(shù)脂減摩性能的關(guān)鍵因素

1. 樹(shù)脂結(jié)構(gòu)特性

加氫程度：加氫度越高（雙鍵飽和度 > 95%），樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，熱氧化性與相容性越好，適合高溫工況；但過(guò)度加氫會(huì)減少分子極性基團(tuán)含量，降低吸附能力，因此需平衡加氫度（建議85%~95%），兼顧穩(wěn)定性與吸附性，例如，氫化C5石油樹(shù)脂（加氫度90%）較未加氫樹(shù)脂的摩擦系數(shù)降低25%，且在200℃下熱老化100小時(shí)后性能衰減率僅8%。

分子量與分布：分子量過(guò)小（<500Da）時(shí)，吸附膜厚度不足，易脫落；分子量過(guò)大（>5000Da）時(shí)，樹(shù)脂在基礎(chǔ)油中溶解性下降，易團(tuán)聚，影響潤(rùn)滑均勻性。適宜分子量范圍為1000~3000Da，且分子量分布越窄（PDI<2.0），減摩性能越穩(wěn)定。

極性基團(tuán)修飾：通過(guò)化學(xué)改性（如氧化、接枝）在樹(shù)脂分子中引入羥基、羧基、胺基等極性基團(tuán)，可增強(qiáng)與金屬表面的吸附作用，提升膜的附著力，例如，羧基化改性的氫化C9石油樹(shù)脂較未改性產(chǎn)品，摩擦系數(shù)進(jìn)一步降低15%，磨損體積減少20%。

2. 基礎(chǔ)油適配性

加氫石油樹(shù)脂與礦物油（如石蠟基、環(huán)烷基）、合成油（如PAO、酯類(lèi)油）的相容性均較好，但在極性較強(qiáng)的酯類(lèi)油中分散更均勻，減摩效果更優(yōu)?；A(chǔ)油黏度越高，樹(shù)脂分子鏈運(yùn)動(dòng)阻力越大，需適當(dāng)提高樹(shù)脂添加量以保障吸附膜形成；反之，低黏度基礎(chǔ)油中樹(shù)脂易擴(kuò)散，添加量可降低。

3. 添加量?jī)?yōu)化

加氫石油樹(shù)脂的減摩性能存在“閾值效應(yīng)”：添加量過(guò)低（<0.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，難以形成完整吸附膜，減摩效果有限；添加量過(guò)高（>3%）時(shí)，樹(shù)脂易在基礎(chǔ)油中團(tuán)聚，導(dǎo)致潤(rùn)滑油黏度異常升高，甚至引發(fā)摩擦副堵塞，反而降低潤(rùn)滑效果。適宜添加量范圍為0.8%~2.0%：

0.8%~1.2%：適用于輕度至中度負(fù)荷工況（如發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)、齒輪箱日常工作），摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.10左右；

1.5%~2.0%：適用于重度負(fù)荷工況（如發(fā)動(dòng)機(jī)高速高負(fù)荷、液壓系統(tǒng)高壓運(yùn)行），可形成更厚的潤(rùn)滑膜，摩擦系數(shù)降至0.08以下。

4. 工況條件影響

溫度：在-20~150℃范圍內(nèi)，加氫石油樹(shù)脂的減摩性能隨溫度升高逐漸優(yōu)化，因溫度升高促進(jìn)樹(shù)脂分子吸附與化學(xué)反應(yīng)；但溫度超過(guò)200℃時(shí)，樹(shù)脂分子易降解，吸附膜破裂，減摩效果顯著下降，需搭配抗氧化劑（如ZDDP、酚類(lèi)抗氧劑）使用。

負(fù)荷與轉(zhuǎn)速：低負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速工況下，物理吸附膜起主導(dǎo)作用，減摩效果穩(wěn)定；高負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速工況下，需依賴(lài)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜承載，此時(shí)需確保樹(shù)脂添加量充足（≥1.5%），且基礎(chǔ)油具有一定黏度以避免油膜破裂。

三、加氫石油樹(shù)脂在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用效果

1. 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油（API SN、CJ-4級(jí)別），添加1.0%~1.5% 氫化C5/C9復(fù)合加氫石油樹(shù)脂，搭配ZDDP、MoDTC等添加劑。

性能效果：與未添加組相比，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)從0.18降至0.09，燃油經(jīng)濟(jì)性提升8%~12%；活塞環(huán)與氣缸壁的磨損量減少40%，發(fā)動(dòng)機(jī)積碳生成量降低30%；在-20℃低溫啟動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油流動(dòng)性良好，摩擦阻力降低25%，啟動(dòng)順暢性顯著改善。

2. 齒輪油

應(yīng)用場(chǎng)景：工業(yè)齒輪箱、汽車(chē)變速箱齒輪油（GL-4、GL-5級(jí)別），添加1.2%~2.0%高加氫度C9石油樹(shù)脂，復(fù)配硫磷型極壓劑。

性能效果：齒輪油的邊界摩擦系數(shù)降至0.07~0.09，齒面磨損體積減少50%以上；在150℃、100MPa高壓工況下，潤(rùn)滑膜仍保持完整，無(wú)咬合、膠合現(xiàn)象；使用壽命從6000小時(shí)延長(zhǎng)至10000小時(shí)，換油周期延長(zhǎng)60%。

3. 液壓油

應(yīng)用場(chǎng)景：工業(yè)液壓系統(tǒng)、工程機(jī)械液壓油（ISO VG 32、46級(jí)別），添加0.8%~1.2%低分子量氫化C5石油樹(shù)脂。

性能效果：液壓油的摩擦系數(shù)從0.16降至0.10，液壓泵的容積效率提升5%~8%；在頻繁啟停工況下，液壓系統(tǒng)的能耗降低10%，部件磨損量減少35%；低溫（-10℃）下黏度指數(shù)提升20%，流動(dòng)性與潤(rùn)滑穩(wěn)定性?xún)?yōu)異。

四、應(yīng)用中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)與優(yōu)化策略

1. 核心挑戰(zhàn)

極端工況適應(yīng)性有限：在超高溫（>220℃）、超高壓（>200MPa）或強(qiáng)腐蝕（如含硫、含氯環(huán)境）工況下，加氫石油樹(shù)脂的吸附膜易降解、破裂，減摩效果顯著下降；

與其他添加劑的協(xié)同性不足：部分極壓劑（如氯系極壓劑）、清凈劑（如磺酸鹽）可能與加氫石油樹(shù)脂發(fā)生拮抗作用，影響吸附膜形成與穩(wěn)定性；

低溫流動(dòng)性影響：高添加量（>1.5%）的加氫石油樹(shù)脂可能輕微降低潤(rùn)滑油的低溫流動(dòng)性（傾點(diǎn)升高3~5℃），影響寒冷地區(qū)應(yīng)用。

2. 優(yōu)化策略

極端工況強(qiáng)化：采用“加氫石油樹(shù)脂+納米粒子”復(fù)合體系（如樹(shù)脂與MoS₂、WS₂納米粒子按質(zhì)量比 3:1 復(fù)配），納米粒子可填補(bǔ)樹(shù)脂膜缺陷，增強(qiáng)潤(rùn)滑膜承載能力；同時(shí)添加高溫抗氧劑（如二烷基二硫代磷酸鋅），抑制樹(shù)脂分子高溫降解。

添加劑協(xié)同優(yōu)化：篩選與加氫石油樹(shù)脂相容性良好的添加劑，如磷系極壓劑、無(wú)灰分散劑，避免氯系、硼系添加劑；通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定適宜的復(fù)配比例（如樹(shù)脂：極壓劑：分散劑=1.0:0.5:0.3），實(shí)現(xiàn)減摩、抗磨、清凈功能協(xié)同。

低溫性能改善：選用低分子量（1000~1500Da）、低軟化點(diǎn)（60~80℃）的加氫石油樹(shù)脂，降低對(duì)潤(rùn)滑油低溫流動(dòng)性的影響；或添加少量降凝劑（如聚甲基丙烯酸酯），將傾點(diǎn)控制在-25℃以下，適配寒冷地區(qū)應(yīng)用。

五、未來(lái)發(fā)展方向

1. 功能化改性樹(shù)脂研發(fā)

開(kāi)發(fā)“高溫穩(wěn)定型”加氫石油樹(shù)脂，通過(guò)接枝芳環(huán)、雜環(huán)基團(tuán)增強(qiáng)熱穩(wěn)定性，適配 250℃以上極端高溫工況；研發(fā)“極性可控型”樹(shù)脂，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控極性基團(tuán)含量，優(yōu)化不同金屬摩擦副（鋼-鋼、鋼-鋁、鋼-銅）的吸附效果，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性減摩。

2. 智能化潤(rùn)滑體系構(gòu)建

結(jié)合摩擦學(xué)傳感器與大數(shù)據(jù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)“需求響應(yīng)型”潤(rùn)滑油，將加氫石油樹(shù)脂與環(huán)境響應(yīng)型材料（如溫度敏感聚合物）復(fù)合，實(shí)現(xiàn)摩擦系數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)控；利用分子模擬技術(shù)，預(yù)測(cè)樹(shù)脂分子與金屬表面的吸附行為，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)樹(shù)脂結(jié)構(gòu)與添加量，減少實(shí)驗(yàn)成本。

3. 環(huán)保型潤(rùn)滑油適配

開(kāi)發(fā)生物可降解加氫石油樹(shù)脂（如基于可再生原料的氫化萜烯樹(shù)脂），契合環(huán)保型潤(rùn)滑油發(fā)展趨勢(shì)；優(yōu)化樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，降低重金屬添加劑（如ZDDP）的依賴(lài)，開(kāi)發(fā)低硫、低磷、低灰分的綠色潤(rùn)滑油配方，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。

4. 跨領(lǐng)域應(yīng)用拓展

將加氫石油樹(shù)脂減摩技術(shù)拓展至航空航天、新能源汽車(chē)等高端領(lǐng)域，如新能源汽車(chē)電機(jī)減速器潤(rùn)滑油、航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪油，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控樹(shù)脂性能，滿足高轉(zhuǎn)速、低噪音、長(zhǎng)壽命的嚴(yán)苛需求。

加氫石油樹(shù)脂作為一類(lèi)性能優(yōu)異的摩擦改進(jìn)劑，通過(guò)物理吸附與化學(xué)成膜協(xié)同作用，可顯著降低潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)、減少磨損，同時(shí)提升潤(rùn)滑穩(wěn)定性與長(zhǎng)效性，其減摩性能與樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)油適配性、添加量及工況條件密切相關(guān)，通過(guò)優(yōu)化樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、復(fù)配協(xié)同添加劑、調(diào)控工藝參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同工況下的精準(zhǔn)減摩。在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油、齒輪油、液壓油等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐表明，加氫石油樹(shù)脂可使摩擦系數(shù)降低30%~50%，磨損量減少40%以上，同時(shí)提升燃油經(jīng)濟(jì)性與部件使用壽命。

本文來(lái)源：河南向榮石油化工有限公司 http://www.lagoufu.com/