節能潤滑油主要通過三種方式來實現：一是低粘度油；二是高粘
度指數油；三是含有摩擦改進劑的油。
低粘度油
粘度越大內摩擦力越大，在應用中能耗越高。國內外實際經驗證
明，在流體潤滑范圍內，潤滑油在使用條件下粘度每差1mm2/s，
能耗大約相差0.5~1%；粘度相差一個級號，則能耗大約相差
1~5%。從節能角度出發，在選用潤滑油時應在保證設備潤滑的前提
下，盡量采用低粘度潤滑油。
多級油和高粘度指數油
汽車工作時，受地區、季節、晝夜、負荷的影響，溫差變化很大，
有時相差數十度，而潤滑油粘度隨著溫度變化而變化，升降幅度的
大小和潤滑油的粘度指數有關，粘度指數高的，粘度隨溫度變化小，
粘度指數低的，粘度隨溫度的變化大。為盡量避免由于粘度變化太
大所造成的設備磨損和能耗增多，在選用油品時，應選用粘度指數
合成酯基礎油性能及應用
高的油。高粘度指數潤滑油是以高粘度指數基礎油或在基礎油中加
粘度指數改進劑組成，通稱為多級油；另一種是合成內燃機油，如
酯類、聚a烯烴發動機油等。
含有摩擦改進劑的油
潤滑油的低粘度化，有利于節約燃料，為了避免可能出現的邊界
摩擦所造成的磨損，往往在低粘度油中加入摩擦改進劑，這種添加
劑可以和金屬表面形成堅固的吸附膜或滲透膜或金屬發生反應生成
化學膜。這種膜摩擦系數很小，可以保證設備邊界磨擦時不發生擦
傷和燒結，節能效果顯著，
合成酯基礎油屬V類基礎油
多元醇酯類型
新戊二醇酯
三羥甲基丙烷酯
季戊四醇酯
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合成酯基礎油性能及應用
一般的酯（如雙酯，單酯，β碳原子上有氫原子的醇酯），因加
熱會形成六元環結構的中間體，在較低能量（0.19MJ/mol)下會熱分
解.多元醇酯的β位置上沒有氫原子，不能生成六元環結構，在高溫
下主要發生自由基的熱分解（0.28MJ/mol)。多元醇酯的熱分解溫度
比雙酯50℃左右。
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合成酯基礎油性能及應用
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合成酯基礎油性能及應用
1、合成酯在所有的基礎油中綜合性能最好
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合成酯基礎油性能及應用
優異的氧化安定性與熱穩定性能
良好的低溫流動性能
高粘度指數
良好的潤滑性與抗磨性能
低蒸發損失
極好的溶解性
優良的生物降解性與可再生性能
2、具有良好的低溫流動性能和高粘度指數
多數酯類油的粘度指數都很高，具有很好的低溫性能，可在極寬的
溫度范圍內使用
酯類油的特點
酯類油最大的特點是酯分子中含有多重酯鍵(-COOR)，賦予了酯
分子以極性,因而賦予酯類油許多比PAO和II、III類加氫基礎油更加
優越的性能和應用特點。
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合成酯基礎油性能及應用
1、極佳的潤滑性能
極性結構賦予酯類油特殊的潤滑表現，獨特的分子吸附作用，容易
吸附在界面上形成穩定的油膜，類似摩擦改進劑，因而能提高油品
的潤滑性，即使冷車狀態也不至于完全回流，提供很好的低溫保護。
減少啟動時的磨損（啟動時磨損占總磨損的75%）。潤滑性的提高
可以改善燃油經濟性，減少摩擦動力損失，減少引發動機的噪音，
增強發動機的動力。
摩擦系數①耐荷重力/0.1MPa②磨痕直徑/mm③
多元醇酯
0.155.50.64
雙酯
0.205.00.83
150N0.244.50.90
PAO0.304.00.91
①曾田式擺動摩擦試驗機
②曾田式四球試驗機
③高速四球試驗機
邊界潤滑的潤滑性可以從靜摩擦μs和動摩擦系數μk的比值來推
斷,當數值小于1時，發生滑動。脂肪酸酯的邊界潤滑特性見表，直
鏈脂肪酸的多元醇酯油良好的潤滑性，脂肪酸碳原子數的增加潤滑
性稍有提高，直鏈脂肪酸酯比支鏈脂肪酸酯潤滑性好。
酯醇酸
μsμkμs/μk
多元醇酯新戊二醇癸酸
異辛酸
異癸酸
0.120
0.183
0.188
0.137
0.181
0.184
0.88
1.01
1.02
多元醇酯三羥基甲
基丙烷
己酸
辛酸
癸酸
異辛酸
異癸酸
0.112
0.113
0.092
0.186
0.181
0.135
0.113
0.092
0.183
0.177
0.83
0.86
0.70
1.02
1.01
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合成酯基礎油性能及應用
多元醇酯季戊四醇壬酸
異辛酸
異壬酸
異癸酸
0.089
0.171
0.190
0.174
0.122
0.169
0.176
0.172
0.73
1.01
1.08
1.01
雙酯異辛醇
辛醇
癸醇
己二酸
0.262
0.211
0.200
0.174
0.153
0.164
1.51
1.38
1.22
PAO中加入酯類油能顯著減少摩擦系數。
PAO中加入酯類油對HFRR試驗結果的影響*
試油摩擦系數成膜性/%
PAO2mm2/s0.23014
PAO2mm2/s+20%多元醇酯0.11570
PAO4mm2/s0.15720
PAO4mm2/s+20%多元醇酯0.10285
注:*HFRR試驗:高頻往復臺架試驗。
2、酯與添加劑有良好的相容性和對油泥積炭有良好的溶解性
5.5 5.2 4
苯胺點
119 20 100
可以在PAO和加氫油中加入雙酯或多元醇酯來提高對添加劑的溶
解能力，對添加劑的感受性較強，可以很好的與抗氧，抗磨，清凈
等添加劑融合，協同，充分發揮添加劑的功效。
酯的極性有助于增加油中初級氧化產物及油泥的溶解度,有優異
的清潔能力，有效防止油泥和積碳的形成。
PAO與酯類油的清凈能力比較(1G2 試驗）
PAO/
多元醇酯/
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合成酯基礎油性能及應用
第一環槽沉積/% 4513
評分17261
清潔的好處
機油能迅速地保護到發動機的關鍵部分；
減少雜質，使潤滑油的其他功能更好的發揮；
有效減少磨損；
保持良好的粘度穩定性；
減少亮紅燈的發生；
順暢安靜的駕駛感受。
3、低的蒸發損失和優良的的熱氧化安定性
蒸發損失比PAO和加氫基礎油都低。
化驗項目
V100 V40
CCS
-30℃
VI FP
蒸發損
失
熱管
PAO4 3.999 18. 1.3 7.0
TRS0812 4.617 21.47 1392 134 252
3.9
4.0
100N （ II
類油）
4.277 20.53 5.0 5.0
PAO、雙酯和多元醇酯熱氧安定性比較
由于在多元醇酯的醇基之β 碳原子上沒有氫原子,因而多元醇酯比
雙酯熱穩定性更好,其氧化安定性也比雙酯高。
由于在多元醇酯的醇基之β 碳原子上沒有氫原子,因而多元醇酯
比雙酯熱穩定性更好,其氧化安定性也比雙酯高。
PAO、雙酯和多元醇酯熱安定性比較
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合成酯基礎油性能及應用
項目PAO雙酯 多元醇酯
100℃粘度損失，%9.10 9.200.10
總酸值，mg KOH/g0.22 53.908.10
質量損失，% 1.16 23.101.09
注：熱安定性試驗條件為基礎油在氮氣中被加熱到 287.78 (550 ℃
F)，并持續72 h。
PAO和酯類油的抗氧化性能比較
項目PAO 雙酯多元醇酯
100℃粘度5.85.3 4.3
旋轉氧彈試驗，min 1770 —
差式掃描熱分析，min 2.55.0 60+
氧化腐蝕試驗后
總酸值，mg KOH/g —7.1 1.3
酯類油的氧化安定性及其與礦物油的對比
各種酯類油及礦物油 成漆板試驗結果*
礦物油3.95
雙酯2.50
苯二甲酸酯1.07
偏苯三酸酯0.04~0.50
三羥甲基丙烷酯0.18~0.57
注:*成漆板試驗條件:275 , 22 h, ℃ 通空氣,樣品均含 1%胺型抗
氧劑。
成焦板試驗熱安定性
基礎油清潔度
4.0mm2/s 的礦物油0
4.0mm2/s 的PAO8.0
5.0mm2/s 的烷基芳烴2.0
5.4mm2/s 的雙酯8.0
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合成酯基礎油性能及應用
4.0mm2/s 的多元醇酯9.5
試驗條件：成焦板溫度310℃
槽溫：121℃
操作：濺油6min，烘烤1.5min
評分條件： 10＝清潔
熱氧化穩定性
PAO和酯的熱氧化穩定性均優于礦物油,最高使用溫度見表
2。
表2基礎油的最高使用溫度
基礎油最高使用溫度/℃
礦物油121.1
PAO121.1~176.6
雙酯148.8~176.6
多元醇酯176.6~218.3
4.粘壓特性
在彈性流體潤滑，油的粘度隨壓力的增加而上升。如在齒輪的
齒面，壓延時的輥筒面等，潤滑油所承受的壓力從數千千帕到
10 萬千帕。一般潤滑油的粘度-壓力近似如下關系：
η=η0exp(β?p)
多元醇酯的粘度壓力系數 β 為1.45-1.55，而石蠟基礦物油 β 為
1.7-1.8，環烷基礦物油 β 為 2.2-2.3，所以隨壓力的增加多元醇
酯的粘度上升比較小，可以在很寬的壓力范圍進行流體潤滑，
所以能耗就小。
5.環保性能
酯鍵為微生物攻擊酯分子提供了活化點，因而酯是可生物降解
的，因而酯類油可用于“對環境友好潤滑油”的配方
不同酯類油的可生物降解性
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合成酯基礎油性能及應用
酯類油類型 OECD 301B（20d）/% CEC L 33A
93（21d）/%
單酯30～9070～100
雙酯10～8070～100
苯二甲酸酯 5～7040～100
偏苯三酸酯 0～400～70
直鏈多元醇酯50～90 80～100
支鏈多元醇酯0～400～40
復合酯 60～9070～100
概括起來，相對于PAO和加氫油，合成酯的好處就在于：潤滑
性好，蒸發損失小，溶解能力大（對添加劑和油泥積炭），積
炭小，清潔性好，導熱系數高，比熱容大。
潤滑油的許多問題是同油的溫度相關的，合成酯摩擦磨損小了，
摩擦熱也就少；導熱系數高和機件清潔干凈，容易散熱；熱容
大，同樣熱量溫度低，等等因素是使得使用酯類油的油溫要比
不加酯類油的要低。油溫度低，油的氧化程度也就小了，油的
壽命延長。
酯類合成油的用途
1、發動機油： 主要是雙酯和多元醇酯，其他包括二聚酸酯、
聚酯、單酯、鄰苯二甲酸酯。市場驅動力是延長換油期，趨向
使用低粘度油，節省燃油耗和降低排放。1.合成酯獨特的分子
極性，使油膜牢固地吸附在發動機件表面，解決冷車啟動干摩
擦 2.合成酯油的潤滑性極其優秀，揮發性大大低于同粘度礦物
油和 PAO，同時優秀的熱穩定性使得用低粘度酯時沉積物少而
且低溫流動性好。節省燃料，增加機油壓力，提升動力性能；
降低尾氣排放，減少發動機噪音。3.天然的溶解能力，充分發
揮添加劑的功能，防止油泥和沉積物形成，優越的分散清潔能
力，保持發動機件表面清潔。
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合成酯基礎油性能及應用
因而全合成發動機油用酯類油與聚 a 一烯烴的調和基礎油是
最佳的選擇。為降低成本,也可將酯類油摻合礦物油制成半合成
油,以改善發動機油的各方面性能,所以半合成發動機油發展很
快。
2、二沖程油：用于二沖程油的酯為二聚酸酯和多元醇酯，
另外還有偏苯三酸酯和復酯，其市場受低排放發動機清潔性和
生物降解性所驅動。二沖程油用酯比礦物油的優點在于是發動
機清潔，減少粘環，沉積物在環槽、裙部、內腔的堆積，改善
著火點性能和火花塞壽命。由于極性酯的存在，增加了在金屬
表面的粘著，使酯的潤滑性比烴類好。
3、壓縮機油：用作合成壓縮機油的酯類主要有多元醇酯和
雙酯以及芳香酯。合成酯型壓縮機油適用于工作溫度高于
93℃，連續重負荷的多級高壓螺桿式空氣壓縮機，使用壽命可
比PAO型油延長一倍。合成酯油另一主要特點是殘炭低，使用
中抑制油泥、沉淀和積炭的產生，提高了曲軸箱及油品的清潔
度，使傳熱良好 、減少磨擦和運動部件的阻力，從而減少維修
和停工時間，可減少動力耗費用 7.2％節省動力 3％。而合成酯
用于往復式空氣壓縮機，其高閃點和良好的氧化安定性更顯出
其優越性。
合成酯型壓縮機油適用于工作溫度高于 93℃，連續重負荷
的多級高壓螺桿式空氣壓縮機，使用壽命可比PAO型油延長一
倍。合成酯油另一主要特點是殘炭低，使用中抑制油泥、沉淀
和積炭的產生，提高了曲軸箱及油品的清潔度，使傳熱良好 、
減少磨擦和運動部件的阻力，從而減少維修和停工時間，可減
少動力耗費用 7.2％節省動力 3％。而合成酯用于往復式空氣壓
縮機，其高閃點和良好的氧化安定性更顯出其優越性，對于大
型往復式空氣壓縮機的單程氣缸潤滑，常見的問題是在氣缸和
排氣閥中形成殘炭和油泥，引起頻繁的維修和停車，更嚴重的
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合成酯基礎油性能及應用
是原用礦物油時，由于殘炭、銹蝕潤滑劑的過量和高壓作用使
壓縮系統在低于149℃的情況下自動起火，甚至引起爆炸。
酯型壓縮機油的應用，取得了相當可觀的經濟效益。如國外某公
司用了三年時間對100 臺回轉葉片式和螺桿式壓縮機試驗，對試驗
的酯型壓縮機油及壓縮機進行跟蹤監測，所有試驗的壓縮機都超過
了予期的換油時間。回轉葉片式壓縮機換油期由原來用礦物油的
500 小時延長到4000 小時以上，其中有幾臺試驗持續了10000 多
小時。回轉螺桿式壓縮機則由原來的1000 小時延長到8000 小時以
上，而有幾臺試驗長達13000 多小時。同樣在往復式壓縮機用雙酯
油進行試驗，提高了氣缸和曲軸箱的清潔度，使閥門的清洗周期延
長了七倍。
近年來,國際環保組織已限制使用破壞空間臭養層的氟里昂,汽車
和家用空調壓縮機已逐步改用環保型制冷劑,與之相配套的壓縮機潤
滑油也改用以合成酯和聚醚冷凍機油. 它與環保型制冷劑
HFC134a、R404、R407 等有極好的互溶性和熱化學安定性、潤滑
性優良，且無毒、可生物降解，對環境無害，屬于綠色潤滑劑
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合成酯基礎油性能及應用
4、航空潤滑劑：一般用雙酯和多元醇酯，市場驅動力是改善熱
穩定性和減少揮發。Ⅰ型油分兩類，第一類油100℃粘度3mm2/s，
第二類油100℃粘度7.5mm2/s，它們以雙酯為基礎油，主要用于渦
輪螺旋漿發動機；Ⅱ型油100℃粘度為5mm2/s.它以多元醇酯作為基
礎油，滿足隨著噴氣發動機功率的提高，對油的熱穩定性和耐荷重
性相應提高的要求，主要用在艦載機和民航機，目前這類油的使用
量最大，達90%以上。
5、難燃液壓油：通常為季戊四醇油酸酯、三羥甲基丙烷油酸酯
等。由于多元醇酯閃點高,阻燃性好,粘度指數高,使用溫度范圍寬,潤
