[科普中國]-黏度指數(shù)

黏度指數(shù)（viscosity index）表示石油產(chǎn)品的運動黏度隨溫度變化這個特征的一個約定值。

簡述對于運動黏度相近的油品，黏度指數(shù)越高，溫度對運動黏度影響越小。

粘度指數(shù)計算方法概要是按GB 265《石油產(chǎn)品運動粘度測定法和動力粘度計算法測定》中有關規(guī)定進行，查表得試樣在40℃和100℃時的運動粘度，然后按公式計算試樣的粘度指數(shù)。

粘度指數(shù)計算法粘度指數(shù)低于100或等于100的石油產(chǎn)品

式中 VI——試樣的粘度指數(shù)；

L——與試樣100℃時運動粘度相同，粘度指數(shù)為0的石油產(chǎn)品在40℃時的運動粘度（mm2·s-1）；

H——與試樣100℃時運動粘度相同，粘度指數(shù)為100的石油產(chǎn)品在40℃時的運動粘度（mm2·s-1）；

U——試樣40℃時的運動粘度（mm2·s-1）；

D——L—H(mm2·s-1)。

在GB/T 1995中附有與運動粘度對應的L、D和 H值表，如果試樣100℃的運動粘度在2～70mm·s范圍內(nèi)，而且其值也恰好是表中所列數(shù)值，則可直接由表查得L和D值，否則就采用內(nèi)插的方法求得L 和D值。

如果試樣100℃的運動粘度大于70mm2·s-1時，可按下兩式分別計算L和D值：

L=0.8353Y2+14.67Y-216

D=0.6669Y2+2.82Y-119

式中Y為試樣100℃時的運動粘度（mm2·s-1）。

例：已知試樣40℃和100℃時的運行粘度分別為 73.30mm2·s-1和8.86mm2·s-1，該試樣的粘度指數(shù)計算如下：

以100℃運動粘度為8.86mm2·s-1查表并計算得：

L=119.94 D=50.476 代入式（4-6-1）中得：

VI=92

粘度指數(shù)為100或高于100的石油產(chǎn)品

式中U、H、Y與上式相同意義。

例：已知試樣40℃和100℃時的運動粘度分別為 22.83mm2·s-1和5.05mm2·s-1，該試樣的粘度指數(shù)計算如下：

以100℃運動粘度為5.05mm2·s-1查表并計算得：

H=28.97，代入式(4-6-3)中：

代入式（4-6-2）中：

當按式（4-6-1）及（4-6-2）所計算的VI值恰好在最接近兩個整數(shù)中間時，就修約到最接近的偶數(shù)，例如 115.5應報告為116。

在GB 1995中還附有繪制好的粘度指數(shù)計算圖 A1～A7，先根據(jù)試樣100℃運動粘度（mm2·s-1）的大小選圖，然后在圖的橫坐標和縱坐標上分別找出50℃ 和100℃運動粘度的點，用直尺通過該點分別對橫坐標和縱坐標做垂直線，兩條直線的相交點，即在粘度指數(shù)圖中的數(shù)值為粘度指數(shù)。應用范圍是粘度指數(shù)40～ 160，100℃運動粘度2.5～65mm2·s-1。

物理描述每個流體的基本特征是其黏度。流體的運動黏度取決于外部參數(shù)：壓力和溫度。許多用途對定義溫度下的黏度做出了規(guī)定。在液壓設備情況下，在40℃和100℃泵達到最佳效率。

根據(jù)Walter，溫度對流體的影響可用雙對數(shù)曲線描述40～100℃間的梯度精確地定義黏度指數(shù)。這一易于計算的特征對潤滑技術形成顯著沖擊，實際上這是每個規(guī)范的標準特點。黏度指數(shù)界定分子結構，而黏度指數(shù)是對定義分子的精確描述。

一般精制基礎油黏度指數(shù)為80～120，最常見的中歐石蠟烴溶劑餾分油的黏度指數(shù)約為100。由于本類型基礎油仍占普通潤滑劑的最大份額，用本例可最好地說明黏度指數(shù)的改進。

改進機理

在最簡單情況下，將具有相應黏度指數(shù)的流體加以混合，可達到希望的黏度指數(shù)。由于工業(yè)和商業(yè)的種種原因，時常使用黏度改進劑。

與低分子基礎流體中存在的情況相反，黏度改進劑具有聚合物性質(zhì)。這些分子被描述成是鏈狀分子，其溶解性依鏈長度、結構和化學組成而定。

一般而言，這些聚合物鏈在基礎油中的溶解性隨溫度的降低而變差，隨溫度的升高而改善。因此，由黏度改進劑引起的黏度增加也使黏度指數(shù)增大。

黏度和黏度指數(shù)的絕對增加取決于配方中黏度改進劑的分子量和濃度。實際上根據(jù)設計的用途，采用的相對分子質(zhì)量為10000～250000。質(zhì)量分數(shù)通常在3%～25%之間。由于分子量高，黏度改進劑始終溶解在基礎流體之中。

如圖6—2(a)所示，除增稠效應是分子量的函數(shù)外，剪切穩(wěn)定性是第二個特征。根據(jù)圖6—2(b)，假如聚合物濃度保持恒定不變，增加分子量可降低前切穩(wěn)宦幛。

產(chǎn)生這一效應的原因是機械或熱導致鏈降解。牛頓流體的黏度與剪切速率或速度梯度無關。與此相反，長鏈化合物經(jīng)受高剪切時發(fā)生機械斷裂。依負荷類型和持續(xù)時間，產(chǎn)生許多不同的分子尺寸。由此產(chǎn)生的黏度降低可用永久剪切穩(wěn)定性指數(shù)（PSSI）描述，見圖6-3。

假如聚合鏈松弛時間短(10-6s)，高分子量分子呈現(xiàn)瞬時直線形態(tài)時，這一黏度的降低用瞬時剪切穩(wěn)定性指數(shù)（TSSI）描述。

上述兩值對汽車領域，特別對發(fā)動機、齒輪潤滑油和液壓油極為重要，因為技術規(guī)范中對這類油品規(guī)定的特性，不僅適用于新鮮油品，而且還應在整個換油周期中保持。由于氧化和其他效應使分子量的降低在實際中顯得不太重要，規(guī)定進行一系列試驗室試驗以表征剪切穩(wěn)定性。這些試驗列于圖6－4，并依試驗苛刻度順序排列。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

蒲富永 - 教授 - 西南大學