｜作者：萬書曉，特科多添加劑（深圳）有限公司總經理，中國石油化工科學院研究生畢業，中國內燃機學會理事、中國標準委員會委員、深圳市寶安區高層次人才。編著《汽車發動機冷卻液》第一、第二版。

 

???工業油領域的應用優勢與特性

多臂球形聚合物具有高度支化的三維網絡結構，與傳統線性高分子（如OCP、PIB）相比，其分子鏈在溶液中的流體力學體積隨溫度變化的響應更靈敏。

★窄分子量分布
HSD通過控制聚合反應條件（如引發劑比例、溫度），減少低效分子鏈的生成，確保分子量分布（PDI）接近單分散（PDI<1.5）。這避免了高分子量組分在剪切中優先降解的問題。

★加氫飽和雙鍵
合成后的HSD需經過深度加氫處理，消除丁二烯或異戊二烯單元中的不飽和雙鍵，提升熱氧化安定性。例如，加氫后雙鍵飽和度達98%以上，減少高溫下分子鏈斷裂的可能性。

低溫時：分子鏈收縮更均勻，減少對基礎油流動性的阻礙，低溫泵送性能優于傳統線型聚合物（如OCP）。

高溫時：球形結構展開更充分，增稠能力提升20%-30%，顯著提高高溫粘度保持率。

★剪切穩定性
優化球形結構的支化點可分散機械剪切應力，減少主鏈斷裂風險。實驗表明，其剪切穩定指數（SSI）比傳統VII低15%-20%，例如在10%添加量下SSI可控制在15以下，而傳統OCP通常為25。

???新能源車熱管理系統的應用

針對電動汽車減速箱與電池冷卻系統，多臂球形VII可適配低粘度基礎油（如0W-16），在-40℃至150℃范圍內保持粘度穩定性，滿足特斯拉、比亞迪等廠商的長壽命要求。

???工業齒輪油與液壓油的應用

在礦山機械等高壓場景中，其抗剪切特性可減少設備磨損，延長換油周期至2000小時以上（傳統方案為1200小時）。

★重要作用
多臂球形HSV粘度指數改進劑在風電齒輪油中具有重要作用：

1）改善粘溫性能原理：風電設備運行環境溫度變化大，多臂球形HSV粘度指數改進劑可在高溫時保持齒輪油的稠度，防止因溫度升高導致粘度大幅下降，使油膜厚度得以維持，保證潤滑效果；在低溫時能降低齒輪油的粘度，確保其具有良好的流動性，使設備在寒冷環境下也能順利啟動。

優勢：與其他類型的粘度指數改進劑相比，多臂球形HSV粘度指數改進劑的特殊分子結構使其在改善粘溫性能方面表現更優。它能在更寬的溫度范圍內，將風電齒輪油的粘度控制在合適的范圍內，減少因溫度變化引起的粘度波動。

2）提升抗剪切性能原理：風電齒輪在運行過程中，齒輪油會受到強烈的剪切力作用。多臂球形HSV粘度指數改進劑具有良好的抗剪切穩定性，其分子結構能夠抵抗剪切力的破壞，保持分子的完整性，從而維持齒輪油的粘度穩定。

優勢：可以有效防止齒輪油在長期使用過程中因剪切作用而導致粘度下降，延長齒輪油的使用壽命，減少換油頻率，降低維護成本。例如，在一些長期運行的風電項目中，使用含有多臂球形HSV粘度指數改進劑的齒輪油，可使齒輪油的性能在較長時間內保持穩定，減少了因齒輪油性能下降而導致的設備故障。

3）增強抗氧化性能原理：多臂球形HSV粘度指數改進劑具有一定的抗氧化性，它可以抑制齒輪油在高溫、高壓和金屬催化等條件下的氧化反應，減少氧化產物的生成，如酸類、膠質和油泥等。

優勢：有助于延長風電齒輪油的使用壽命，保持齒輪油的清潔度，防止因氧化產生的酸性物質對齒輪和軸承造成腐蝕，同時也能避免因油泥和膠質的生成而堵塞過濾器和影響散熱。

4）對其他性能的影響過濾性能：一般情況下，多臂球形HSV粘度指數改進劑不會對風電齒輪油的過濾性能產生不良影響。但如果添加劑的配方不合理或與其他添加劑存在相互作用，可能會導致在過濾過程中出現一些問題，如過濾器堵塞等。因此，在實際使用中，需要選擇合適的添加劑配方，并進行過濾性能測試，以確保齒輪油的過濾性能符合要求。

耐水性：多臂球形HSV粘度指數改進劑本身對水的敏感性較低，不會因少量水分的存在而影響其性能。然而，風電齒輪箱在運行過程中可能會受到水的侵入，因此齒輪油需要具備良好的耐水性。在配方設計時，通常會結合其他添加劑來提高齒輪油的耐水性，使齒輪油在有水的情況下也能保持穩定的性能，防止因水的存在而導致齒輪油乳化、變質等問題。

多臂球形HSV的特殊分子結構（如特科多TECNOLUBE HSV l810系列）具有高支化度、低纏結性的特點，相較于傳統線性聚合物（如聚甲基丙烯酸酯PMA），其增粘效率提升30%-50%。這一特性使得在相同粘度指數要求下，HSV l810的添加量可降低至傳統添加劑的1/2-2/3。例如：線性聚合物：添加量通常為1.5%-3%（如聚異丁烯）；多臂球形HSV：添加量可控制在0.8%-2%，極端工況下最高不超過3%。

★典型添加比例范圍與適用場景
根據風電齒輪油的基礎油類型和工況復雜度，HSV l810的添加比例可劃分為以下三類，具體如圖表1所示。
 

示例：某海上風電齒輪油采用PAO6+PAO40復合基礎油，HSV l810添加量為1.2%，配合0.8%抗氧劑、1.5%極壓抗磨劑，實現粘度指數165、低溫啟動粘度（-30℃）≤15000mPa·s 的性能指標。某內陸風電齒輪油使用礦物油基礎油，HSV l810添加量為2.5%，搭配1.0% 降凝劑，滿足- 25℃傾點要求。
 

★關鍵影響因素與調整策略
1）基礎油特性
粘度匹配：基礎油40℃運動粘度越高，HSV l810添加量可適當降低。例如：ISO VG 320基礎油：HSV添加量0.8%-1.2%；ISO VG 680基礎油：HSV添加量0.5%-0.8%。
極性差異：酯類油的極性會增強HSV的溶解穩定性，可減少0.2%-0.5%的添加量。

2）工況參數
溫度范圍：每增加10℃工作溫度，HSV l810添加量需提高0.1%-0.3%；每降低10℃啟動溫度，HSV l810添加量需提高0.2%-0.4%10。
載荷強度：齒面接觸應力>1500MPa時，HSV l810添加量需增加0.3%-0.5% 以強化油膜強度。

3）添加劑配伍性
極壓抗磨劑：硫磷型添加劑（如硫化異丁烯）可能與HSV l810發生氫鍵作用，需將HSV l810添加量減少0.1%-0.2%。
抗氧劑：酚型抗氧劑（如2,6-二叔丁基對甲酚）可提升HSV l810的熱穩定性，允許降低 0.1%-0.3%的添加量。

★行業標準與制造商建議
1）國際標準
ISO 12925-1：要求風電齒輪油粘度指數≥140，未規定具體添加劑比例，但推薦通過 HSV l810實現粘度穩定性。
API GL-5：針對重負荷齒輪油，建議 HSV l810添加量≤3%以避免低溫流動性惡化。

2）制造商實踐
ExxonMobil SpectraSyn Elite：采用茂金屬PAO基礎油，HSV l810添加量0.8%-1.5%，配合抗氧劑實現>5年換油周期。
Shell Omala S5 Wind：PAO+酯類復合基礎油，HSV l810添加量1.0%-1.8%，適用于- 40℃至120℃寬溫域。

★性能驗證與優化案例
1）臺架試驗
FZG齒輪試驗：添加1.2%HSV l810的齒輪油通過13級失效測試，油膜厚度提升20%。
低溫泵送試驗：添加1.5%HSV l810的礦物油齒輪油在-30℃下的表觀粘度為 12000mPa·s，滿足ISO 12925-1要求。

2）現場應用
某海上風電場：將HSV l810添加量從1.0%調整至1.2%后，齒輪箱油溫降低5-8℃，振動值下降15%。
某低溫風電場：HSV l810添加量從1.8%提高至2.0%后，冬季啟動時間縮短40%。

★風險控制與質量監控
剪切穩定性：采用超聲波剪切試驗（ASTM D6278）監測HSV l810分子降解，要求剪切穩定性指數（SSI）≤20。
氧化安定性：通過旋轉氧彈試驗（ASTM D2272）評估HSV l810與抗氧劑的協同效應，氧化壽命需>300分鐘。
過濾性能：控制HSV l810分子量分布（PDI≤1.5），避免在10μm過濾時出現堵塞。

結論：多臂球形HSV l810粘度指數改進劑在風電齒輪油中的最優添加比例為0.8%-2.0%，具體需根據基礎油類型、工況條件及添加劑配伍性動態調整。建議通過響應面法（RSM）建立數學模型，結合經濟性分析（如添加劑成本與換油周期的平衡）確定最終配方。在極端工況下，可采用梯度添加策略（如初始添加1.2%，運行6個月后補充0.3%）維持長期性能穩定。

???其它領域的應用優勢與特性

多臂球形聚合物具有多個支鏈從同一核心向外延伸的三維結構（類似雪花狀），這種設計帶來以下特性：

★高支化密度
緊密的支鏈排布可形成穩定的空間位阻效應，減少分子鏈纏繞，提升在基礎油中的分散性和溶解效率。

★低黏度特性
與傳統線型聚合物相比，星形結構在相同分子量下黏度更低，有利于降低潤滑劑流動阻力，優化能效。

★可控的官能團修飾
末端官能團可靈活接枝極性基團（如羧酸、羥基等），增強與金屬表面的吸附能力，形成更均勻的潤滑保護膜。

???高端減振器油的應用

多臂球形HSV粘度指數改進劑通過分子結構創新，在高端減振器油中實現了粘度穩定性、低溫流動性和抗剪切性能的平衡。其應用不僅提升了減振器的動態響應和耐久性，還推動了潤滑油向低粘度、長壽命方向發展。隨著新能源汽車和極端工況設備的普及，HSV類VII有望成為高端減振器油的主流添加劑。

極地科考車輛：HSV6050調配的減振器油在-50℃的傾點（<-60℃）和粘度指數（>320）滿足北極地區作業需求。

沙漠工程機械：HSV1050的熱氧化安定性（旋轉氧彈壽命>400min）有效防止油品在高溫下結焦。

???潤滑脂的應用

★重要作用
1）改善粘溫性能：潤滑脂的粘度隨溫度變化而變化，加入多臂球形HSV粘度指數改進劑可改善其粘溫性能。該改進劑的高分子線圈在高溫下伸展，使潤滑脂在高溫時保持適當粘度，提供良好的潤滑保護；在低溫下收縮，降低潤滑脂在低溫時的粘度，使其保持較好的流動性，確保在寒冷環境下也能順利涂抹和發揮潤滑作用，可滿足不同工作溫度條件下的使用要求。

2）提高機械安定性：多臂球形HSV粘度指數改進劑具有特殊的分子結構，能增強潤滑脂的結構強度。在受到機械剪切作用時，如在機械設備的運轉過程中，改進劑的分子可以通過可逆形變吸收能量，減少潤滑脂結構的破壞，使其保持穩定的稠度和潤滑性能，降低潤滑脂在使用過程中因機械作用而導致的性能下降風險，延長潤滑脂的使用壽命。

3）增強抗磨性能：多臂球形HSV粘度指數改進劑可在金屬表面形成一層均勻的潤滑膜，能有效降低摩擦副之間的摩擦系數，減少金屬表面的磨損。這對于提高機械設備的可靠性和耐久性非常重要，特別是在高負荷、高轉速等苛刻的工作條件下，可以更好地保護設備部件，降低維修成本和停機時間。

4）改善膠體安定性：有助于提高潤滑脂的膠體穩定性，防止潤滑脂在儲存和使用過程中出現油皂分離現象。它可以使潤滑脂中的基礎油和稠化劑更好地結合在一起，保持潤滑脂的均勻結構，從而保證潤滑脂的性能穩定。

★關鍵參數解析
HSV粘度指數改進劑在潤滑脂中的最佳使用比例需綜合基礎油類型、稠化劑特性、應用場景及HSV型號等因素動態調整。以下是基于技術特性和應用實踐的關鍵參數解析：

鋰基脂：與12-羥基硬脂酸鋰復配時，HSV最佳比例為2.0-2.5%。此時皂纖維網絡與 HSV 多臂結構形成互穿網絡，機械安定性（10 萬次剪切后錐入度變化）≤30，顯著優于傳統OCP的50。

復合鋰基脂：因含小分子酸（如癸二酸），HSV加劑量可提升至2.5-3.5%。例如，在復合鋰基脂中添加3.0%HSV6050，可使滴點從260℃提升至280℃，同時高溫軸承壽命延長40%。

聚脲脂：HSV添加量通常為1.2-2.0%。聚脲稠化劑的三維氫鍵網絡與HSV的可逆形變特性協同，可使150℃高溫下的析油量從 8%降至4%。

★應用場景差異化
低溫工況（-40℃以下）：優先選擇線型二嵌段HSV（如HSV l810），添加量1.0-1.5%，可使-40℃相似粘度≤1500mPa·s，冷啟動轉矩降低20%。

高溫重載工況（150℃以上）：多臂球形HSV（如HSV6050）添加量2.5-3.5%，可使HTHS粘度（150℃，106s-1）保持＞3.5mPa·s，同時四球機燒結負荷（PD 值）從3000N提升至4500N。

長壽命工業脂：添加1.5-2.5% HSV1050，配合0.5%胺類抗氧劑和1.0%硫代磷酸鹽極壓劑，可使氧化誘導時間（PDSC 法）從8min延長至25min，換油周期延長 50%。

★性能平衡與優化策略
1）粘溫性能與低溫流動性的平衡
高溫場景：HSV 加劑量增加會提升粘度指數，但可能導致低溫流動性下降。例如，在PAO10 基礎油中，HSV添加量從 1.0%增至2.0% 時，粘度指數從140提升至180，但-30℃CCS 粘度從3200mPa·s 升至 4500mPa·s。需通過調整基礎油粘度（如 PAO4+PAO10復配）或復配降凝劑（如聚甲基丙烯酸酯）來優化。

低溫場景：HSV l810添加1.2%時，可使-40℃表觀粘度≤2000mPa·s，同時100℃運動粘度保持≥30mm²/s。此時需控制稠化劑含量（如鋰皂≤12%）以避免結構過度硬化。

2）機械安定性與膠體安定性的協同
高剪切工況：HSV添加量≥2.5%時，分子鏈的可逆形變可吸收剪切能量，使機械安定性（10萬次剪切后錐入度變化）≤25。但需注意過量添加可能導致分油增加，例如添加3.5% 時，鋼網分油（100℃，24h）從5%增至8%，需通過復配結構改善劑（如甘油）來平衡。

膠體穩定性：HSV與膨潤土稠化劑復配時，添加量1.5-2.0%可形成“聚合物 - 黏土”協同結構，使分油量從12%降至6%，同時錐入度保持率（100℃,24h）從70%提升至 85%。典型應用配方參考見圖表2。
 

★操作建議與風險控制
分散工藝優化：HSV需在高溫（120-150℃）下與基礎油充分溶解，建議采用高剪切乳化機（線速度≥15m/s）分散 30分鐘，確保分子鏈完全舒展。

添加劑配伍性：避免與高堿性清凈劑（TBN＞20）直接混合，可能導致HSV分子鏈降解。建議先將HSV與基礎油預混，再加入其他添加劑。

性能驗證：重點測試剪切安定性（如四球機長期磨損試驗）和熱氧化穩定性（如壓力差示掃描量熱法），確保實際工況下的性能衰減≤15%。

★行業標準與認證
適配乘用車脂：滿足GM 9986191、Ford WSS-M2C153-H等規格時，HSV加劑量通常為1.8-2.2%，需同時通過-40℃低溫轉矩和 150℃高溫軸承壽命測試。

工業脂：符合ISOVG 220規格時，HSV 添加量約2.0-2.5%，需通過 DIN 51819 剪切安定性（粘度損失≤10%）和 ASTM D942 氧化安定性（壓力降≤0.35MPa）認證。

結論：HSV粘度指數改進劑在潤滑脂中的最佳使用比例通常為1.0-3.5%，具體需根據基礎油類型、稠化劑特性和應用場景動態調整。在乘用車低粘度脂中推薦 1.5-2.5%，高溫重載脂中建議2.5-3.5%，低溫脂中控制在1.0-1.5%。實際應用中，需通過復配抗氧劑、極壓劑等添加劑，并結合分散工藝優化，最大化HSV的分子結構優勢，實現粘溫性能、機械安定性和長壽命的綜合平衡。建議優先參考特科多HSV產品技術手冊（如 HSV1050/6050數據表），并通過小樣試驗驗證關鍵性能指標。