硼酸盐型润滑油添加剂

负载高于硫磷剂两倍，平均接触压力高达2952.9kg/cm2，可防止超负荷极端条件下拉缸抱轴化瓦事故。

油膜厚度超过硫磷10倍以上，四球机试验磨斑直径在784N时比同级别传统内燃机油减少52.7%，能大大延长发动机使用寿命。

硼酸盐常温下摩擦系数为0.05-0.07，仅次于纳米铜和有机钼，非常适合生产节能型润滑油，减少汽车动力损失，较大幅度节省能源。

硼酸盐形成的平面六元环B3O63-离子结构，热氧化温度较其它添加剂高30℃-50℃,与氨荒酸盐复配，可用于260-300℃条件下长期使用的高温润滑油。

硼酸盐与其它极压抗磨剂不同的是还兼具清洗胶质、积炭和分散油泥的作用，能减少润滑油中清净分散剂的加量和发动机中金属灰分等沉积物，降低润滑油生产成本。

传统添加剂制造的润滑油40℃粘度低于200mm2/S时，极压抗磨性能急剧下降，而硼酸盐恰恰相反，油的粘度越低极压抗磨性能越好。这就为大量生产低粘度、低阻力、低温流动性好的多级节能性内燃机油和齿轮油创造了非常有利的条件。

传统极压抗磨剂靠一层层腐蚀金属表面，不断消耗油中添加剂来形成硫磷氯金属硬化膜负载抗磨，使用寿命很短。而硼酸盐靠电泳形成沉积膜负载抗磨，既能维持金属几何尺寸基本不变，又能大大放慢添加剂的消耗，延长润滑油寿命50%以上，使内燃机油、齿轮油换油里程分别达到5万和10万公里。

可替代二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)，生产SM/DF-4等低硫磷环保节能高级汽机油，防止"三效"转换装置催化剂中毒失效，实现内燃机油无磷化。

硼酸盐在高温和低温下，对碳钢、硼钢、铬镍钼合金及铸铝、铸铁表面，都有良好的抗磨、抗腐蚀性能;而含硫磷剂的油品对不同金属防锈抗磨性能却有好有坏，差别甚大。

硼酸盐对多种橡塑密封材料都无不良影响，可防止过度溶胀硬缩和龟裂，延长密封件的使用寿命。

硼酸盐即可在石蜡、环烷、中间基基础油中使用，又可在合成、半合成基础油油中使用;既可单独与清净、分散、抗氧等添加剂复配，也可与硫、磷等活性添加剂复合使用。

本品可在汽、柴发动机油、齿轮油、抗磨液压油、金属切削油、金属成型油和润滑脂中作为单剂使用，也可作为上述润滑油、脂复合剂的组分使用，还可直接灌装成汽车、摩托车抗磨剂、磨合剂、修复剂等养护品，以提高和改善汽、柴机油的性能。

在各种油、脂中的加量为1%-5%(按重量及计或按体积计)，加温40℃搅拌30分钟即可。作为养护品使用可直接加入发动机既有箱。

内燃机油应用硼酸盐复合剂的显著功效

半个世纪以来，中外专家通过大量研究试验认定，硼酸盐的极压、抗磨、减摩、抗氧、清净、防腐蚀和密封适应性，远比传统的硫磷型添加剂好。但因不抗水解，没能在内燃机油中很好推广应用，仅被用于车辆齿轮油。

我公司在这些研究成果基础上，筛选原料、优化配方、创新工艺、试定加量，经过几年努力终于突破水解难关，研制出微纳米级硼酸盐内燃机油复合剂和齿轮油复合剂。经批量投放市场试用和使用，显示出极大优越性，赢得了经销商和用户的一致好评。

硼酸盐复合剂成功应用，不但显著地提升了内燃机油品质，大幅度降低了复合剂加量及吨油成本，还能利用低档油甚至某些非标油调出中、低档合格油品、 低粘度、低摩擦节能油品和有硫无磷环保油品。这不但符合节能、环保法规要求，还给用户和厂家带来很大经济效益。

硼酸盐复合剂调制的内燃机油和齿轮油，油膜厚度是传统油的10倍以上，梯姆肯机通过负荷45.4kg，平均接触压力高达2952.9kg/cm2,是硫磷型GL-5齿轮油的两倍。内燃机油过去不要求较高负载能力并非不需要，而是因为几乎所有的极压剂均由硫、磷等活性物配成，会对金属产生化学腐蚀和磨损。随着大功率、高速度、重负荷、长距离运输时代的到来，发动机工作条件更加苛刻，拉缸、抱轴、化瓦事故并不少见。为此，能在无副作用又不增加成本前提下，提高内燃机油负载能力是必要的。而硼酸盐复合剂既无毒又不腐蚀金属，且有很高负载能力，可担此重任。

中外专家试验，硼酸盐微粒通过电泳运动到摩擦表面形成的沉积膜，有很强的抗磨性能。通过光电子能谱观察发现，有少量水存在时，硼酸盐能融化为粘滑微球起更好的抗磨作用。硼酸盐油品适应性很强，在大小粘度油中，在高低温度下，在碳钢、硼钢、铬镍钼合金及铸铁表面都有良好抗磨性，而含硫、磷、氯的油品却差别甚大。

硼酸盐复合剂调制的SE15W/40和SH/CD15W/40内燃机油，与同质量、粘度级别的传统油品对比，四球机磨斑直径在784N时分别减小52.7%和47.2%。对多辆使用硼酸盐复合剂油品的现车解体发现，各摩擦部位都非常清洁光亮，毫无磨损迹象。这证明采用硼酸盐内燃机油可大幅度延长发动机使用寿命。

硼酸盐内燃机油在摩擦表面形成的半固体粘滑弹性沉积膜，能填平凹陷并覆盖凸峰，大幅度降低摩擦阻力。硼酸盐的摩擦系数为0.05-0.07，比钼、铜以外所有摩擦改进剂都低。硼酸盐油品还有一个其它油品都不具备的特性，就是油的粘度越小，极压抗磨性越好。当油品40℃运动粘度低于200mm2/s时，硫磷型油润滑性急剧下降，而硼酸盐油恰好相反，粘度越下降，硼酸盐微球向摩擦副运动的速度越加快，极压、抗磨、减摩性能越好。这就为调制低粘度、高粘度指数、小摩擦系数节能型润滑油创造了有利条件。

硼酸盐油品有很高的热氧化稳定性，在150℃高温下长时间使用仍然十分安定，基本看不到胶质和油泥。这是许多防锈性和抗氧性都很好的硫磷型油品也达不到的,它们从120℃开始就会急剧氧化并生出较多胶质和油泥。

硼酸盐油品的使用寿命很长。原因是硼酸盐成膜机理与硫、磷不同，硫磷油品靠活性物边界润滑高温化学反应，生成硫、磷金属化合物，提高摩擦表面硬度和极压抗磨性能。但这要付出两个代价:一是一层一层腐蚀金属，二是不断消耗油中的硫磷添加剂，所以油品寿命较短，对发动机也不利。硼酸盐是靠带电离子团定向移动和吸附起极压、抗磨、减摩作用，既不损害摩擦面金属，也不消耗油品中添加剂，即使被摩擦下来，还会通过电泳再吸附上去，使用寿命很长。可使内燃机油换油里程达4-6万公里，车辆齿轮油延长到10万公里左右。

低档基础油调不出高档润滑油，非标基础油调不出合格油品，其根本原因:一是基础油精制不够，许多含不饱和分子链的硫、磷、氯、氮、氧等天然成分没被清除。这些物质很不稳定，遇到光、热、氧等条件变化，便被氧化成酸性有害物质，使润滑油产生大量积炭、胶质和油泥，进而丧失润滑性能。二是添加剂抗氧、抗磨、抗腐蚀能力不足，不能有效阻止基础油产生积炭、胶质和油泥。这样以来一方面不得不过分依赖使用好的基础油;另一方面在复合剂中加大量的有灰清净剂和无灰分散剂，旨在将积炭、胶质和油泥清洗下来，分散到油中，以便过滤到滤芯上或沉降到曲轴箱底部。要想改变这种"死后验尸"、"马后炮"的做法，一是采用抗氧化性好质量高的基础油;二是强化添加剂的抗氧、抗磨、抗腐蚀性能。前者受石油资源结构和加工成本限制，难以解决;后者却大有潜力.虽然添加剂不是万能的，但只要能优化出抗氧、抗磨、抗腐蚀性都很强、成本又较低的配方，便可把大部分积炭、胶质和油泥控制在产生之前，这自然便可减少清净分散剂的加量，并将中档油调成高档油，低档油调成中档油，非标油调成合格油。

硼酸盐复合剂是一种新型多效添加剂，同时具备抗氧、极压、抗磨、减摩、清洗、防锈、低灰、无毒和密封材料适应等多功效，复配得好，完全可达到上述目的。这在很大程度上可以减少复合剂的加剂量，并用较低档次基础油调制出较高档次成品油，合理利用石油资源，降低生产成本，扭转假冒伪劣油品猖獗的局面。

近十年间，由于单剂多功效化选择和复剂协同性优化，已经使内燃机油加剂总量从10%-12%降到5%-10%。汽巴公司还通过向调油厂推荐抗氧剂复合配方，进一步降低润滑油加剂总量，延长油品寿命、降低生产成本。这充分说明，添加剂虽然不是万能的，但也不是无能的，它大有潜力和作为。硼酸盐复合剂的成功应用，充分证明了这一点。最近广东某厂用我公司硼酸盐复合剂调制的SF15W/40内燃机油，进行了166小时发动机台架试验，得出的结论是 :抗氧性很好，抗磨损性很好，清洁性也很好，完全可以做为出口车装车油和配送油。实际上在这种硼酸盐内燃机油中，加剂总量仅4%，其中含T154 2%，T115B 1%,硼酸盐单剂1%，根本没加T202、T203含磷抗氧抗腐剂。这一事实说明，使用硼酸盐内燃机油复合剂，不但能提高油品质量，还可大大降低加剂总量和生产成本，使调油厂家获得丰厚利润，让用户得到更大实惠。

二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)抗氧抗腐剂,添加剂代号T202、T203，自一九四0年应用以来，已在内燃机、齿轮、抗磨液压油中占据重要地位近七十年，被誉为多效添加剂。因为有很好的抗氧、抗腐蚀、抗磨损性能，虽然其中的磷，导致汽车"三效"转换装置催化剂中毒失效，但由于长期找不到性能好且成本又低的添加剂替代，使内燃机油的无磷化成为难题。

我公司用4%的硼酸盐复合剂调制的内燃机油，其极压、抗磨、抗氧性能是含ZDDP加剂总量9%的复合剂油品的3-6倍。使硼酸盐可理所当然地成为ZDDP(T202、T203)的替代品。从而为实现内燃机油无磷化铺平了道路，也为解决汽车"三效"催化剂中毒难题迈出新的一步。

据资料介绍,全球每年约有三分之一的金属材料消耗于氧化腐蚀和机械磨损,我国这方面损失每年高达 1800亿元。可见防止金属腐蚀和改善润滑抗磨性能何等重要。

半个多世纪以来，人们在研发极压抗磨减摩油剂提高润滑性能方面做了不懈努力，开发出多种单剂和复剂。如硫磷型(SP)齿轮油极压抗磨剂，内燃机油、抗磨液压油用二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)抗氧抗腐抗磨多效剂，有机钼、钨减摩剂，有机铜及纳米硫化铜减摩剂，纳米铈、镧稀土抗磨剂，纳米金刚石、氮化硼、二氧化硅等陶瓷抗磨剂，胶体石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯减摩抗磨剂，氨荒酸锌、铜、钼、镉、锑等盐及其酯类极压抗磨剂，非活性高碱值磺酸盐极压剂，烷基咪唑氟硼酸盐离子液，抗水解性硼酸酯和硼酸盐等等。所有这些，对改善机械极压抗磨减摩性能都有较好的作用。

面对多种添加剂，选择和配伍是最重要的。过去十年间，内燃机油在质量不断升级的条件下，加剂总量(不含粘指、降凝剂)能从10%-12%降至5%-10%，主要靠对单剂多效性的选择和对复剂配伍性的优化。选择应当依据节能、环保法规、应用场合和性价比;优化旨在实现性效、成本的最佳化。有的剂受环保限制，如ZDDP在生产SM/GF-4等高级汽机油中受磷含量不超过0.08%限制，必须寻找新剂替代:有的受节能要求限制，如硫磷剂用于GL-5等车辆齿轮油，比用有机钼或硼酸盐浪费燃油3.2%以上;有的受成本约束，如二戊基二硫代氨基甲酸锌、非活性高碱值磺酸钙、纳米硫化铜、非活性有机钼等性效很好，但价格都在40-80元/Kg之间，在中低档价位的润滑油中推广困难;有的受现有加工工艺条件限制，如纳米陶瓷、纳米金刚石和咪唑氟硼离子液等，目前还很难大批量生产供货;有的外观色泽不佳，如胶体石墨、二硫化钼和氨荒酸硒、碲、锑、镉等，因带有黑、灰、黄颜色而不大受某些用户欢迎。

抗水解性硼酸盐添加剂，近年来倍受关注。它凭借其坚厚的油膜强度，超高的极压性能，低粘度高抗磨的独有特点，仅次于纳米铜、有机钼等低摩擦系数，理想的抗氧和防锈作用，无金属灰分的清净分散性，无毒无味无害的安全性，可替代ZDDP(T202/T203)无磷减硫的环保性，不快速腐蚀消减金属表面、消耗添加剂的长寿命性，以及加剂量小作用大，资源丰富成本低，性效全面用途广的市场竞争力，可望被承认为新一代节能减排、极压抗磨、抗摩防腐、清净分散多效添加剂。

注【1】在150SN基础油中加剂3%(W)试验

润滑油添加剂是指按一定比例及调合技术进行混合并能满足一定质量等级要求的几种单剂的混合物。

八十年代以前，我国调合润滑油的添加剂原料基本上都是单剂，即根据所调油品的质量要求，选择一定性质的基础油并加入一些可以改进某一油品特性的添加剂单剂。由于润滑油质量档次较低，油品性能评定要求也比较简单，所以广泛使用了单剂原料的调合技术。但近十几年来，进口汽车及引进技术生产的汽车大幅度增加，对内燃机油的质量要求也越来越高，采用单剂原料技术调合油品不仅在工艺上麻烦，而且在配方评定方面的困难也很大，大多数润滑油调合厂难以做到。所以，一些厂家在台架评定的基础上生产复合添加剂，这种复合剂具有成品油要求的多种功能，只要在指定性质的基础油中加入适当的剂量，就可以生产某一质量级别的油品。以复合剂为原料调合润滑油的生产工艺简单，操作方便，生产周期短，经济性好。

第一章概述1

第一节金属硼酸盐发现及研究简史1

第二节硼酸盐消费结构2

一、世界硼酸盐消费结构2

二、美国硼酸盐消费结构2

三、中国硼酸盐消费结构2

第二章硼酸盐的化学组成和结构4

一、硼酸盐物质结构研究4

二、硼酸盐的水溶液结构7

三、硼酸盐的制造工艺9

四、硼酸盐化合物研究进展11

第三章钠铵硼酸盐、偏硼酸盐、过硼酸盐14

第一节钠铵硼酸盐的理化性质与合成工艺14

一、理化性质14

二、合成工艺18

第二节偏硼酸盐的理化性质、合成工艺与用途22

一、偏硼酸钠22

二、偏硼酸钙22

三、偏硼酸铜23

四、偏硼酸铅23

五、偏硼酸锂24

六、偏硼酸钡24

第三节过硼酸盐的理化性质、合成工艺与用途24

一、四水过硼酸钠24

二、一水过硼酸钠25

三、过硼酸钾25

四、过硼酸锌25

第四章多种其他金属硼酸盐26

第一节硼酸铝等的理化性质、合成工艺与用途26

一、硼酸铝26

二、硼酸锶26

三、三硼酸锂26

四、四硼酸钾27

五、四硼酸铜27

六、四硼酸锰27

七、四硼酸锂27

八、五硼酸钾28

九、六硼酸镁28

第二节硼酸锌28

第三节硼酸盐玻璃30

第五章硼酸34

一、硼酸的理化性质34

二、硼酸的生产方法34

第六章硼酸盐抗粉化剂38

一、硼酸盐抗粉化剂简介38

二、硼酸盐抗粉化剂应用方法38

三、硼酸盐抗粉化剂合成工艺39

第七章氟硼酸盐40

第一节氟硼酸钠等的理化性质、合成工艺与用途40

一、氟硼酸钠40

二、氟硼酸钾41

三、氟硼酸铵42

第二节氟硼酸铜等43

一、氟硼酸铜43

二、氟硼酸亚锡44

三、氟硼酸铅44

四、氟硼酸锌45

五、氟硼酸镍46

六、氟硼酸锂46

第八章硼酸盐晶须47

第一节总论47

第二节硼酸铝晶须49

一、硼酸铝晶须的理化性质与用途49

二、硼酸铝晶须的合成工艺52

三、硼酸铝晶须的应用56

第三节硼酸镁晶须62

一、硼酸镁晶须的理化性质与用途62

二、硼酸镁晶须的合成工艺63

三、硼酸镁晶须的应用71

第四节硼酸镍晶须76

一、硼酸镍晶须的理化性质与用途76

二、硼酸镍晶须的合成工艺76

第九章金属硼氢化盐77

第一节总论77

第二节硼氢化钠79

一、硼氢化钠的理化性质79

二、硼氢化钠的合成工艺80

三、硼酸三甲酯-氢化钠制取硼氢化钠工艺83

四、二氢化镁与脱水硼砂合成硼氢化钠工艺86

五、从偏硼酸钠制取硼氢化钠的循环工艺87

六、硼砂法制取硼氢化钠工艺88

七、电化学法-电解法制取硼氢化钠89

第三节硼氢化钾91

一、硼氢化钾的理化性质91

二、硼氢化钾的合成工艺91

三、硼氢化钾的应用93

第四节硼氢化铝93

第十章硼酸盐的应用领域94

附录一国内外硼酸盐的产品规格、演变及物料和能源消耗总汇98

附录二金属硼酸盐差热曲线116

迄今为止，在我们已知的润滑油添加剂当中，尚未发现有哪一种产品，能像硼酸盐一样同时具备那么多优异性能。它，确实集清净分散、抗氧抗腐、极压抗磨等多种理想性能于一体。

1、抗磨性能好，可延长机械使用寿命一倍以上。油膜厚度是硫磷剂的10-20倍，将机械两摩擦面隔离开，提高了抗磨性能。经四球机试验，当负荷同在784N时的磨斑直径比同级别硫磷剂传统内燃机油减小52.7%。

2、承载能力强，可防止烧结事故。四球机试验OK值达到455.22N，比环烷酸铅/硫酸酯极压剂齿轮油提高66.91%，是铅系极压剂的3倍，是硫/磷系极压剂的2倍。

3、摩擦系数低，可调制节能润滑油。硼酸盐剂调制的油在常温下摩擦系数可小到0.05-0.06之间。据欧风《石油产品应用技术手册》375页介绍，在内燃机油中节省燃油0.4%-4%，加入齿轮油中节能1.0%-6.0%，比有机钼节油率(0.6%-0.8%)提高两倍以上。

4、粘度越小抗磨、抗烧结性能越好。硫磷剂40℃粘度低于200mm2/s以后抗磨负载能力急剧下降。而硼剂油粘度越小，抗磨抗烧结性能越好，因为硼酸盐被剪切下来后，向摩擦副上泳动的阻力越小、速度越快。不但可全方位开发低粘度、高指数节油节电油品，还能充分利用低粘度基础油资源。

5、抗氧化温度高，可减少积炭、胶质和油泥。硫磷型齿轮油使用温度上限仅为130℃，随着后桥负荷及油温的提高，沉积物生成量不断增多，轴封泄漏加剧，操作性能越来越差。而美国新一代车辆齿轮油规范恰恰增加了对油泥、漆膜的评定，要求有更高的热氧化安定性。而硼酸盐齿轮油到150℃并不产生油泥和胶质，仍可正常使用。

6、平衡油温低，换油周期长。温度升高是润滑油氧化变质的加速器。硼酸盐能使低粘度的油有更好的极压抗磨性、减摩性、流动性及散热性，使后桥齿轮油温从95℃降至60℃，变速箱油温从110℃降至80℃，工业人字齿轮油从75℃降至52℃，曲轴箱内燃机油从89℃降至72℃以下，从而使润滑油氧化变质速率大大减缓，内燃机油换油里程延长到2.5万公里，车辆齿轮油延长到近10万公里。

7、摩擦过程不会造成双"牺牲"，能延长机械和润滑油的"青春"期。硼酸盐的摩擦机理与硫、磷、氯不同，后者靠摩擦热化学反应，以不断牺牲金属表层和润滑油中添加剂为代价，换取暂时的极压抗磨性能。而硼酸盐不和金属发生化学反应，靠硼原子外围电子轨道空穴形成的引力，使硼酸盐吸附并沉积在摩擦副上起极压抗磨减摩作用，一旦被机械挤压剪切下来，还会很快通过"电泳"再吸附上去，全过程都极少消耗金属表层和添加剂。

8、有极好的清净分散性，能及时清除积炭、胶质和油泥。据欧风《石油产品应用技术手册》358页介绍和实验证明，硼酸钙不但具有优良的极压、抗磨、抗氧、防锈性能，还有并不亚于高碱值磺酸钙(如T106)和烯基丁二酰亚胺(如T154)的清净分散性。

9、抗高速冲击负荷能力大，耐低速高扭矩效果好。在迄今为止的四代齿轮油极压抗磨剂中，硫铅(S-Pb)剂低速高扭矩性能很好，在高速冲击负荷下性能不好;ZDDP(如T202、T203)在高速冲击负荷下性能勉强，在低速高扭矩下性能不好;硫磷(S-P)剂在高速冲击负荷下性能很好，在低速高扭矩下性能很差;唯独硼酸盐剂无论高速冲击负荷还是低速高扭矩下性能都很好。(详见《车用润滑油宝典》82-83页及《润滑剂添加剂应用指南》58-59页)。

10、防腐蚀的金属范围广，温度范围宽。硼酸盐对碳钢、硼钢、铸铁、铸铝及铬镍钼合金等，都有很好的抗磨损、抗腐蚀性能，而且在高温和低温下都是如此。而硫、磷、氯剂则不然，对不同金属在不同温度下，抗磨性和防腐蚀性能好坏不一，差别很大。

11、杀菌除臭，延长油品储存期。硼酸盐在各种燃料油、润滑油、切削油中，是很好的杀菌剂和除臭剂。

12、对密封材料适应性强，漏油泄气事故少。硼酸盐剂润滑油对橡胶、塑料等轴封、油封材料既无腐蚀，也无过度溶胀作用，能防止其软化、硬化和龟裂，减少停机检修换件的时间和费用。(详见《石油产品应用技术手册》232及375页)

13、无磷无毒无异味，是理想的环境友好产品。目前内燃机油采用的 ZDDP抗氧抗腐剂，含磷7.2%-8.8%，含硫14%-18%，油中加剂1.5%时，磷含量就达到0.132%，超过SM/GF-4规范要求的0.08%，阻碍高端节能减排内燃机油的推广。ZDDP含磷还严重妨碍三效转换装置发挥废气净化作用。内燃机油中不含磷时，烃类废气转化率为97%;含磷0.25%时，转化率降到92%;含磷0.45%时，转化率只有88%，严重时基本失效。含磷产品还使监测空燃比的氧气传感器失灵。采用硼酸盐添加剂后，只要配入少量清净分散剂和氨荒酸锌(ZDTC)，便可调制从GF-1至GF-4及SM等系列无磷低硫汽油机油。配合植物油，还可调制食品机械润滑油。

14、与现有的多种添加剂相容性好，适用油种范围广。硼酸钙添加剂，是一种无异味、颜色浅、粘度低、闪点高、无沉淀的透明油状液体。与溶剂精制、加氢和合成基础油及现有清净分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂、减摩减活剂、增粘降凝剂等，都有很好的相容性，与绝大多数油剂具有协同增效作用，可在内燃机油、齿轮油、液压油、防锈油、金属加工、成型油和切削液、润滑脂等多种润滑油液中广泛应用。

15、加剂量小，功能全，资源丰富，成本低。在过去10年间，内燃机油加剂总量(不含增粘、降凝剂)能从10%-12%降至5%-9%，主要靠科技创新，即对单剂多效性的选择和对复剂配伍性的优化。