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润滑油行业的发展轨迹探讨

热度0票  浏览11次 时间:2018年9月01日 11:12
  物质世界,冲突与摩擦无处不在,润滑油的作用不可缺少,甚至居功至伟。可以这样说,没有润滑油,就没有现代工业,就没有现代科技的诞生与迅猛发展,也就没有人类社会的生机蓬勃和现代化的巨大成就。
  从广义上讲润滑油,回顾它曾经走过的历史,数万年、数千年、数百年前的演化轨迹,以“原始”为特征的原生态、原压榨、原合成,成为那个久远时代润滑油的属性。
  地球上有了动物世界以后,特别人类社会诞生以来,广义上的润滑油就与人类始终相伴,而且愈发紧密。新石器时代,人类对生产生活用具、工具的打磨,就需要使用水作为最原始特征的“润滑油”了。进入青铜器时代以后,尤其以搬运、载运为工具的原始车辆发明以后,人类就更加离不开初级意义上的润滑油了。至少在公元前17世纪,古埃及就出现了使用橄榄油来搬运巨石的记载,而到了公元前14世纪,人类甚至能用动物的油脂对战车轮轴进行润滑,但受限于对食物的需求,直到中世纪才能稳定地从动植物中提取润滑物质。以古代中国为代表的人类从动植物中提取的油脂,以食用为主,少量兼用在有润滑需要的各类工具、器具上。
  原始“润滑油”随着人类社会文明程度的不断提升,特别是以科学技术为基础的现代化工业的不断升级而升级。近代文明的爆发始于第一次工业革命,而现代意义上的润滑油,也跟随着石油产量的井喷得到新生。
  对润滑油的发展历史来说,16世纪中叶前后的时间节点,具有里程碑式的意义。从那时起,人类社会对润滑油的开发,跨进了新时代。16世纪四十年代第7个年头,有位刚过而立之年的欧洲旅行家Peter Kalm接受了瑞典皇家科学院的一项挑战性任务:去遥远的北美开展一次旅行,看能否找到一些对瑞典农业有帮助的新作物,以改变国家当前农业需要振兴的局面。令人意外的是“无心插柳柳成荫”,Peter Kalm的此次航行,引人瞩目的却不是有关农作物的新发现,而是他在第2年征程中所绘制的一幅地图,为后世在能源方面开创了新纪元。历史就这样铭记住了Peter Kalm这位年青人。Peter Kalm地图里所标注的那个地方,后来被称为“油泉之春”。100多年后,即1859年,埃德温·L·德拉克(Edwin L. Drake)在这里建立起全球范围内的第一口商业油井。但一个多月后,这口油井被明火点燃而毁坏,埃德温·L·德拉克不得不进行重建。回顾那段岁月,我们不得不承认,那口被点燃的油井却是人类文明史上的一道炫丽之光。Drake的油井打开了石油纪元,加速了人类使用矿物油的进程。然而,当时的人们对矿物油的无视与冷漠,甚至是排斥,也是普遍的现象。因为当时的产品看似优越,但效果却不尽人意。即当时的人们不具备提炼方面的技术技能,使未经处理的原油不能展现出卓越的润滑性能,甚至无法与大多数动物脂肪产品相比。
  理性看发展,从工业革命的兴起,到二十一世纪的今天,润滑油走过了由初级到高级、由粗糙到精制、由简合到高科的发展之路,实现了它的空前发展与辉煌,也使人们对友好型环境建设带来了许多思考。
  在智慧生命的世界里,某些事物与现象一旦被激活、破解,其变化与发展往往是神奇的,甚至可以说让人们有种目不暇接的感觉。仅仅是在Edwin L. Drake建立第一口油井的17年后,即公元1876年,俄国的巴拉罕建立了世界上第一个润滑油生产厂。两年后,即1878年,巴黎世界博览会上,俄国人向世界宣布,他们推出了第一批矿物润滑油样品。从此,润滑剂作为一种材料、一类产品和一门科学进入了人们的世界,这又是润滑油发展史上一个里程碑式的历史记录。
  那个时代的前期岁月,一个只有16岁的少年,准备进入卡尔斯鲁厄综合科技学校,即后来的卡尔斯鲁厄大学学习的德国少年卡尔·弗里德里希·本茨(Karl Friedrich Benz)。这个优秀的年青人是一位火车司机的儿子,从中学时期,本茨就对自然科学产生了浓厚的兴趣。由于家境清寒,他还要靠修理手表来挣零用钱。他甘心清苦,埋头于自己的发明工作,果敢地摒弃了在技术上已十分成熟的蒸汽机而选用了并不被那时的人们所看好的内燃机作动力,展现了他在观念上的巨大蜕变。在之后的十几年时间内,他的努力与成果,成为汽车史上的转折点。作为真正意义上第一台汽油机汽车的发明者,Karl BenZ开始了汽车市场病毒式的扩张。繁荣的汽车业对润滑的需求也一样繁荣。这个阶段,溶剂精制的基础油成为了最好的选择,加上各厂商的积极改良,矿物油最终“一统天下”——事实上,这段时间里诞生了许多知名的机油厂商,直至当前的润滑油品牌多次评比中,美孚、壳牌、加美等许多知名的润滑油更多地进入了公众视线,成为家喻户晓的研发商、制造商和品牌服务商。
  上个世纪30年代后,以糠醛精制工艺和丙烷脱沥青工艺在工业化日趋发展的过程中,陆续投入工业使用,以矿物油为代表的润滑油把工业现代化不断向前推进。进入上个世纪的最后的十年,润滑油产业的发展加快了步伐,产品不断更新换代,产业升级速度明显。此时,齿轮油、发动机油、传动液等产品拥有了新的属性,在低排放、低消耗和长寿命取得了新进展。传统的“溶剂精制—溶剂脱蜡—补充精制”基础油生产工艺已不能完全适应调制现代润滑油产品的要求。1993年,代表润滑油技术最先进要求的美国石油协会(API)把基础油分为五类(API-1509),并将其并入EOLCS体系中,即API发动机油发照认证系统:Ⅰ类为传统溶剂精制矿物油,Ⅱ、Ⅲ类是加氢处理或裂解精制矿物油,Ⅳ类为石蜡分解法与乙烯齐聚合成法制得的合成基础油(特指合成烃基础油),Ⅴ类是其他类型基础油。
  也是从上个世纪30年代起,润滑油科技有了更为标志性的发展,即合成烃为合成润滑剂的研究提供了新的支撑点。由于合成烃润滑油的组成与矿物油相同,是由碳、氢元素组成,因此其许多性能与矿物油的性能相同。首先是F.W.Sullivan等美国人于1934年合成了聚a-烯烃。几乎相同的时间内,一个名叫H.Zorn德国专家也发现了与F.W.Sullivan相同的制备合成烃的方法。此后,该方面的突破捷报频传,30年代末,依旧是德国的专家们利用石蜡裂解所得的a-烯烃生产聚a-烯烃润滑油。1944年美国海军研究室开发了十多种性能良好的合成酯类油,并在喷气发动机上试用,而后取得了美国航天局的批准,由此酯类油被大量运用。两年后,世界著名的通用电气公司,在润滑油领域的研发中,用直接合成法生产硅油。硅油有的优点很多,它不仅无毒,对金属没有腐蚀,而且抗氧化、挥发性小。此外,在温粘系数、耐温差、绝缘、表面张力等方面也有很棒的属性。
  随着现代工业的不断发展,润滑油研发与工业装备制造中更高的要求亦步亦趋。进入上世纪中叶之后,由于涡轮喷气式发动机在军工的广泛运用,以及商业领域的其他需求,对润滑油在耐磨损、耐高温、耐极寒方面提出了新要求。由矿物润滑油主宰的行业已经不能满足发展的新形势,润滑油研发出现了新动向,即酯类合成油的研究课题来到了,是指分子结构中含有酯基的天然物质。美军于1952年第一次提出军用规格的酯类航空润滑油。进入70年代之前,多元醇酯类航空润滑油又进入了人们的视界,多元醇酯就是由二元醇、多缩二元醇、三元醇、四元醇与饱合脂肪酸或苯甲酸生成的酯类。多元醇酯类润滑油具有优良的低温性能、耐热、耐老化及耐抽出性,给包括飞机在内的更加现代化的高功率发动机带来了福音。
  润滑油的开发,离不开润滑性能、换油周期、极端环境(超高温与超低温类)、绿色环保等主题,充分展示前3个特性是化学元素中惰性元素的技术开发与研究利用。从二战起,直至上个世纪60年代之后,两大超级大国的美国与苏联在高科武器领域的竞争与开发进入了白热化境地,先后将氟油的研发置高度的保密之中。氟油具有优异的化学惰性,其凝点较低,粘温性好,适用的气温范围更广,极压耐磨和抗擦伤性能方面,让之前的润滑油不可同日而语。尽管美苏两国的氟油研发保密性做得非常到位,但他们在氟油项目的研究中,先后都取得了很大的进展和突破,在助力美国原子弹的研制中,美国研发的氟油成功运用于六氟化铀气体扩散的润滑。
  上个世纪70年代之前,由于价格高的原因,合成润滑油还主要应用在军工行业,产量也相对很小。但70年代之后,发生了全球性的能源危机,加之汽车工业的迅速发展与民用工业技术的突飞猛进,对润滑油的要求提高,使得合成润滑油找到了更为广阔的用武之处,此后合成润滑油的应用量不断提升。90年代之初,全球合成润滑油的总产量每年保持在15万吨左右,但进入二十一世纪初期中叶,合成润滑油每年产量已经超过了百万吨。合成润滑油的发展及产量的突飞猛进,助力并见证了当代科技的高速发展。
  放眼看世界,展望新时代,绿色低碳、节约环保、超级多能等元素,成为今后润滑油产品的发展需求和必备特征。
  首先是百尺竿头,润滑油功能再提升将继续成为科研的主攻方向。当前,以轿车为现代化的家庭交通工具日趋普及,既给润滑油带来了广阔的市场,也给润滑油的研发带来了新课题。社会大众,特别是个人车辆拥有者对润滑油的要求也更加多元化和精细化。首当其冲的要求是润滑油的换油周期,无论是经济性要求,还是简化性要求,人们都希望润滑油的换油周期长一些、再长一些和更一长些。为此,那些提出“一万公里不换油”、“两万公里不换油”、“三万公里不换油”的厂商就会嗓门越提越高。我们不需要对有些厂商在现阶段或近期之内的“三万公里不换油”等方面的叫喊内容去深究和验证,查一查到底靠谱不靠谱。但是,在润滑油的功能提升上,那些喜欢标榜自己或自吹自擂的厂商却喊出了为数众多的消费者的心声。在消费者的呼声和良好愿望面前,人们对润滑油研发的脚步不会停歇。
  与此同时,随着人类向深空探索、极地探索、深海探索等领域的步伐加快,此类设备对润滑油的要求越来越高,超级润滑性、耐磨性、耐高温、耐极寒、耐压性和耐久性等导向性问题,必将引领润滑油科技不断向前发展。虽然这些新领域、新要求的润滑油需求量在较短时间内由于多方面的原因不会有大幅度的提升,却为润滑油事业的发展,特别是新技术与新品种的产生提供了动力,引领了方向。正因为如此,研发润滑油新功能在业界正迈出坚实的步伐,美孚公司、嘉实多公司等企业研发了磁护车用润滑油,加美公司攻克瓷氟技术并在应用方面也取得了丰硕的成果。这些努力,为润滑油行业的发展贡献了各自的聪明才智,功不可没,让业界为之钦佩,尊为榜样。
  其次是顺应环保形势,润滑油在低碳绿色方面将不断满足人们对环保呵护、健康出行的新需求。此方面,有五个主要的问题使从事润滑油事业的人们,特别是科研人员在当前有着更好的担当。一是润滑油生产过程中的环保问题,二是润滑油废油回收再利用问题,三是润滑油包装物的循环利用与可降解问题,四是润滑油对人体皮肤、眼睛、呼吸等方面轻微影响再降低、再消除问题,五是润滑油安全隐患消除的防护问题等。
  当前,因为某些地方对类似于家庭作坊式的润滑油个体户的疏于监控,造成了环保方面的被动。许多润滑油小微公司,由于现代化、自动化与集约化管理程度不高,不能紧跟环保形势的要求,在许多地方政府的监管下,陆续退出了市场。可以预见的是,随着环保工作力度的不断加大,一些兼营润滑油类的流通型企业、服务型汽修门店,也必将纳入监控体系。环保无死角、无空白,涵盖润滑油在内的各类企业与个体,监管空间将不断扩大。
  润滑油对人体的影响尽管很少很小,但这些“很少很小”的问题,业界的专业人士仍从技术层面,正在不断持续改进之中。其中,对润滑油车间、仓储、门店等直接作业的人士来说,在过多时间、过多次数的深度接触时,少数人因为自身体质的原因,仍存在或大或小或轻或重的气味改进、皮肤干扰或过敏等问题。尽管是“很少很小”的问题或“小数人个别人”的问题,也需要业务专业技术人员在今后的工作中加强技术攻关。
  再次是横向扩展,随着研发能力的提升与新思路的结合,润滑油不会止步于现有的五大功能。正如润滑油的起初单一的“润滑”功能一样,通过若干年的发展,特别是工业革命的催化,尤其是近代科技的助力,润滑油在单一的“润滑”功能的基础上,辅助冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等功能陆续被发现和扩展,不断强化了其他功能的研发。尤其重要的是,随着当今社会科技发展的日新月异,在润滑油专家的主作用力和社会各界的综合推力下,润滑油科技与其他领域的科技有机结合,派生出一项或多项的其它特殊功能的可能性,是大概率的事,也符合科技的发展趋势。
  最后是研究领域的继续新发现与新深入,为润滑油产品家族的扩容带来了可能。从原料种类来说,润滑油分为植物润滑油、动物润滑油、矿物润滑油;从体系来说,当今世界许多机构把应用领域的润滑油规划为车用设备润滑油、船舶设备润滑油、航空装备润滑油、工业制造润滑油、工矿设备润滑油等大类。另外,从生产工艺、化学元素等方面,还有许多不同的分类。每一次的产品分类和市场细分,都给润滑油产品大家庭的扩容带来了机会,也为润滑油行业注入了发展的新动力。
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