作者：曹喜焕、李建军 等编著
出版社：化学工业出版社
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润滑油检测及选用指南试读：
前言
摩擦磨损是普遍存在的自然现象。摩擦损失了世界约三分之一的一次能源，磨损是造成材料与设备破坏和失效的最主要形式之一，润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损的最有效技术。良好的润滑，不仅可以降低机器运动零件的摩擦，节省能源消耗，减轻腐蚀，节省维修和更换配件费用；还可以提高设备完好率和延长其使用寿命，从而提高生产力。
润滑油是一类重要的石油产品，种类繁多，应用领域广泛。润滑油行业是一个技术性很强、市场十分活跃的行业，全面掌握行业市场发展动态，了解行业技术的发展水平是广大润滑油生产、检测、销售等从业人员必须具备的基本素质，也是当今激烈的市场竞争中成功制胜的基本法宝。
汽车已普遍成为人们的代步工具。汽车润滑油品质的好坏直接影响着汽车发动机的正常工作，并且会对发动机造成磨损，从而降低发动机的使用寿命，严重的还会导致恶性事故的发生，危害着车主的驾车安全。而高品质的润滑油不仅能够保护汽车引擎，同时还能够起到省油的目的，因此如何正确选择高品质的汽车润滑油是非常重要的。
21世纪是清洁的时代，废气排放必须达到超低排放或零排放，汽车及其他用油机具除使用清洁燃料外，还要求润滑油必须清洁、高质量。润滑油质量需随着日益严格的环保要求而不断提高。
鉴于以上几种情况，有必要编写一本全面介绍各类润滑油性能、规格，润滑油品质评定和选用等方面的书籍，为广大润滑油从业人员提供必要的技术资料。本书融知识性、资料性和实用性于一体，可供从事润滑油生产、科研、检测、销售等有关技术人员参考使用。全书遵循润滑油发展的基本线索，从技术和市场双角度全面、系统地阐述了润滑油相关的技术指标体系的形成、发展和演变过程，尤其是对润滑油品质评价内容和选用规则做了重点阐述。文字易于理解，而且信息丰富，可帮助读者理解和运用。
考虑到使用方便，在本书编写过程中，侧重于实用性和针对性，对于涉及的设备构造、基本原理和常识部分，本书一带而过，未做详述。由于润滑油技术与市场变化很快，知识更新日新月异，本书力求将润滑油相关的资料整理出来，便于读者查阅。
本书编写过程中，我们参考了大量的国内外文献，因篇幅所限没有一一列出，谨在此表示感谢；并在此谨向所有对本书编写做出贡献的人士表示衷心的感谢！
但由于编者水平有限，仍然难免有所遗漏，恳请广大读者和专家提出宝贵的意见和建议。编者第1章 润滑油概述
润滑油是石油和化学工业的重要组成部分，成品润滑油已发展到19大类600多种牌号。润滑油工业是技术密集、环节较多、生产和销售比较复杂的行业，其涉及原油的品种、质量、生产工艺技术、添加剂的数量、品种配套、油品的配方和评定等方面。润滑油的发展与国民经济的发展密切相关，也直接影响相关行业的进程如汽车、交通、冶金、机械行业等。1.1 基础知识1.1.1 原油的属性
天然石油是一种流体或半流体的黏稠物，外观为褐色或深褐色，主要成分是碳氢化合物。因为构成石油的各种组分具有不同的沸点，故在炼油厂可以用物理分离的方法将其分馏成汽油、煤油、柴油及润滑油的基础油等品种。
按化学组成的不同，原油可分为石蜡基（烷烃＞70%），环烷基（环烷烃＞60%），中间基（烷烃、环烷烃、芳烃含量接近）和沥青基（沥青质＞60%）。另外，原油还按硫含量高低分为低硫原油（＜0.5%）、中硫原油（0.5%～1.5%）和高硫原油（＞1.5%）。通常以烷烃为主的石油称石蜡基石油，以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油，介于两者之间的称中间基石油。
组成石油的碳氢化合物（又叫烃类）根据其结构的不同可分为烷烃、环烷烃、芳烃、烯烃、含硫、氮、氧化合物及大分子的胶质、沥青质等。国产原油的主要特点是：烷烃比例多，芳烃比例少，所以炼油厂生产的直馏汽油的辛烷值低，需调合其他组分才能做汽车燃料；除新疆原油外，一般凝固点高，含蜡较多；除胜利、江汉原油外，其他原油硫含量均属于低硫原油，这是国产原油同中东原油最大的差别。1.1.2 摩擦、磨损与润滑1.1.2.1 摩擦、摩擦副与摩擦系数
两个相互接触的物体，当接触表面在外力作用下发生相对运动时，就会产生摩擦，摩擦产生的阻力就是摩擦力。两个相对运动的接触面，叫摩擦副。
摩擦力的大小依物体性质而不同。表现摩擦力的因数称为摩擦系数。摩擦系数是针对摩擦副来讲的，例如冰与冰平滑表面间的摩擦系数为0.02～0.03，即此时冰滑动所需力量大约等于上面冰重的2%～3%；铜与铜平滑表面间的干摩擦系数约为0.8～1.0，钢与钢平滑表面间的干摩擦系数约为0.8。单纯地说某种材料的摩擦系数没有意义，同时必须指明组成摩擦副的材料的种类，并说明测试条件（环境温湿度、载荷、速度等）和滑动材料。
摩擦现象按摩擦副表面的润滑状况可大致分为干摩擦、流体摩擦、边界摩擦和混合摩擦等四种。干摩擦不属于润滑的范围，只是解析润滑的基点。干摩擦的摩擦系数一般在0.3～0.7之间，即摩擦损失相当于总功率的30%～70%。摩擦带来的表观现象有高温、高压、噪声、磨损，其中危害最大的是磨损，它直接影响机械设备的正常运转甚至失效。据测算，世界产生的能源约有30%～50%消费在摩擦损失上，例如纺织机械干摩擦所消耗的功率是其总功率的85%；内燃发动机在有润滑油的情况下，摩擦损失功率有时也达到总功率的30%；近代的汽车发动机的摩擦损失占其功率的20%。因此，改善润滑以减少摩擦功率损失对节约能源具有重大意义。1.1.2.2 磨损
磨损是在相互接触的两物质的相对运动中，由于机械作用而造成的表面材料不断损失变形的过程，亦即相对摩擦面的损伤和减量现象。磨损表现为松脱的细小颗粒（碎屑）的出现，以及表现为材料性质（形貌和尺寸、粗糙度、表面层厚度）的变化。磨损是伴随着摩擦而产生的必然结果，是诸多因素相互影响的复杂过程。它使机械零件丧失精度，影响使用寿命和可靠性。
由磨损引起的材料损失的量称为磨损量，其倒数成为耐磨性。材料的耐磨性取决于材料的硬度和韧性。
磨损分为正常磨损（或自然磨损）和异常磨损。正常磨损一般称不可避免的磨损。如在机械刚启动时在零件的摩擦表面还没有形成油膜，这时就会发生金属表面的直接接触而发生不可避免地磨损。异常磨损一般称不应有的但可避免的磨损，如机件在工作期间因发生过早的磨损会提前损害，或因机件产生缺陷造成强烈的破坏事故。磨损是一种关系机械和润滑剂性能的复杂的现象。在机械运动摩擦的过程中，干摩擦力转变为摩擦热，致使摩擦面温度升高，从而使摩擦系数增大，浪费动力，增加磨损，甚至熔结而烧毁，为避免这种情况，在机械运动中就需要使用润滑剂来进行润滑。良好的润滑将使机械设备的磨损大幅度下降，使异常磨损得以避免。1.1.2.3 润滑
润滑是人类向摩擦、磨损作斗争的一种手段。它是在摩擦副间加入润滑剂，用来控制摩擦、降低磨损，以达到延长使用寿命的措施。而润滑剂是能减少摩擦力和减少磨损的物质，润滑剂包括液体状态的润滑油和半固态的润滑脂。
由于摩擦副表面间润滑剂的存在，可减少或消除其直接接触，从而减少摩擦表面的磨损。此外，润滑剂还具有防止表面腐蚀、降低摩擦表面温度、冲洗磨屑或污染、密封和减震等辅助功能。当然，在某些特定情况下，这些辅助功能也可能转变为主要功能。
对润滑剂的要求是：较低的摩擦系数；良好的吸附渗入能力；有一定的黏度、抗氧化性；没有腐蚀性；有良好的导热性和较大的热容量。1.1.3 润滑的类型
根据研究对象和内容的不同可将润滑进行不同的分类，现介绍几种常见的分类方法。1.1.3.1 根据润滑剂分类（1）气体润滑 采用空气、蒸汽或氦气等某些惰性气体作为润滑剂，可使摩擦表面被高压气体分隔开。如航海用的惯性陀螺仪；重型机械中垂直透平机的推力轴承；大型天文望远镜的转动支承；高速磨头的轴承等都可用气体润滑。气体润滑的最大优点是摩擦系数极小，几乎接近于零。气体的黏度不受温度的影响，所以气体润滑的轴承阻力小、精度高。（2）液体润滑 轧钢机的减速机、齿轮座、精密油膜轴承等，均采用不同黏度和性能的液体润滑油润滑。液体润滑剂包括矿物润滑油、合成润滑油、乳化油。水也可以作为初轧机胶木轴瓦的润滑剂和冷却剂。（3）半固体润滑 润滑脂是一种介乎流体和固体之间的一种塑性状态或膏脂状态的半固体物质。它包括各种矿物润滑脂、合成润滑脂、动植物脂等。广泛用于各种类型的滚动轴承和垂直安装的平面导轨上。（4）固体润滑 利用具有特殊润滑性能的固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、二硫化钨等，代替润滑油（脂）隔离摩擦接触表面，形成良好的固体润滑膜，以达到减少摩擦、降低磨损的良好润滑作用。（5）油膜润滑 利用压缩空气或蒸汽，将油液雾化后作为润滑剂的润滑。1.1.3.2 根据润滑膜在摩擦表面间的分布状态分类（1）全膜润滑 摩擦面之间有润滑剂，并能生成一层完整的润滑膜，把摩擦表面完全隔开。摩擦副运动时，摩擦是在润滑膜的内部分子之间的内摩擦，而不是摩擦面的直接接触的外摩擦，这种状态称为全膜润滑。这是一种理想的润滑状态。（2）非全膜润滑 摩擦表面由于粗糙不平或因载荷过大、速度变化等因素的影响，使润滑膜遭到破坏，一部分为干摩擦，这种状态称为非全膜润滑。一般由于运动速度变化（启动、制动、反转），受载性质变化（突加、冲击、局部集中、变载荷等）以及润滑不良时，设备经常出现这种状态，其磨损也比较快。我们应当力求减少和避免这种状态。1.1.3.3 根据润滑状态分类（1）流体润滑 两接触表面被一层连续不断的流体润滑膜完全隔开时的润滑。（2）边界润滑 两接触表面有一层极薄边界膜（吸附膜或反应膜）时的润滑。（3）半流体润滑 两接触表面间同时存在边界膜和流体润滑膜的混合润滑。（4）半干润滑 两接触表面上，大部分边界膜遭到破坏时的边界润滑。1.1.4 润滑的作用
传统润滑剂的作用主要是在摩擦副之间形成一层油膜作保护，膜的厚度、强度与油的黏度相关，现代润滑剂的润滑理论是指润滑作用依靠添加剂在摩擦副之间形成吸附膜起保护作用，润滑剂的基础油本身仅起到添加剂载体和摩擦副之间的密封作用，油膜的润滑作用已退到次要位置。现代润滑的作用主要有：降低摩擦、减少磨损、冷却降温、防止腐蚀、清洁冲洗、密封和环保等作用。此外，润滑油还有减少振动和噪声的效能。1.2 润滑油的分类、代号和规格1.2.1 润滑油的分类
润滑油有多种分类方法，常见的有以下三种。1.2.1.1 根据应用场合分类
1987年，我国颁布了GB/T 498《石油产品及润滑剂的总分类》，根据石油产品的主要特征对石油产品进行分类（见表1-1）。其类别名称代号取自反映各类产品主要特征的英文名称第一个字母。润滑剂和有关产品分为“L”。表1-1 GB/T 498石油产品的总分类
按照GB/T 7631.1《润滑剂和有关产品（L）类的分类》，该标准根据尽可能地包括润滑剂和有关产品的应用场合这一原则，将润滑剂分为19个类（组），其组别名称和代号见表1-2。每类润滑剂又根据其产品的主要特性、应用场合和使用对象再详细分类。表1-2 GB/T 7631.1关于润滑剂和有关产品（L类）的分类续表（1）产品的主要特性 润滑油的黏度、防锈、防腐、抗燃、抗磨等理化性能。（2）产品的应用场合 主要指机械使用条件的苛刻程度，例如，齿轮油分为工业开式齿轮油、工业闭式齿轮油、车辆齿轮油。车辆齿轮油又分普通车辆齿轮油、中负荷车辆齿轮油和重负荷车辆齿轮油等。（3）产品的使用对象 主要是指机械的种类和结构特点。例如，内燃机油分为汽油机油、二冲程汽油机油和柴油机油等。1.2.1.2 根据基础油分类
根据基础油不同，润滑油分为三种：矿物润滑油、合成润滑油和可生物降解润滑油（植物油）。（1）矿物润滑油 矿物润滑油的基础油由原油提炼而成，其主要生产过程有：常减压蒸馏、溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡、白土或加氢补充精制。1995年修订了中国现行的润滑油基础油标准，主要修改了分类方法，并增加了低凝和深度精制两类专用基础油标准。矿物型润滑油的生产，最重要的是选用最佳的原油。（2）合成润滑油 合成润滑油的基础油是通过化学反应将小分子的物质生成大分子的物质，以获得特定的性能。合成基础油种类很多，常见的有：聚α-烯烃（PAO）、合成酯、聚醚、硅油、含氟油、磷酸酯。合成润滑油与矿物油相比具有热氧化稳定性好，热分解温度高，耐低温性能好等优点，可以保证设备部件在更苛刻的场合工作，但是成本较高。（3）可生物降解润滑油 可生物降解润滑油正越来越受欢迎，它可以生物降解而迅速的降低环境污染。由于当今世界上所有的工业企业都在寻求减少对环境污染的措施，而这种“天然”润滑油正拥有这个特点。植物油的优点是毒性低、润滑性能和极压性能比矿物润滑油好。但植物油因产量少而比矿物油价格高，另一个缺点是在低温下易结蜡，氧化稳定性也不是很好。随着环保意识的加强和节能减排的开展，植物基润滑油将会有很大的前景。1.2.1.3 根据黏度等级分类
黏度是润滑油的基本物理性能指标，也是一个划分牌号的物理量。黏度等级就是在一定的温度下按润滑油的黏度范围来划分润滑油黏度牌号的一种方法。根据黏度分类，润滑油分为单级润滑油和多级润滑油两种。（1）单级润滑油 对-18℃和100℃所测得的黏度值仅能满足其中之一者称为单级润滑油。鉴于其油品成分和性能特征，单级润滑油仅能在有限的温度范围内实现对发动机的最优防护。单级油有两种标识：一是仅标有一个黏度级号的，如SAE 0W；SAE20等；二是虽标有两个黏度级号，但其差值小于15的油，如SAE 20/20W。（2）多级润滑油 能同时满足-18℃和100℃两方面黏度要求的润滑油称为多级润滑油。在ISO 1989/1“石油工业名词术语-1”中关于多级油定义为：一个多级润滑油的W黏度级号和100℃的运动黏度级号之差至少等于15。具体地说，多级润滑油不仅采用了表示油品低温流动特性的“W”标记，还带有一个表示高温黏度特性的高黏度标记如SAE 15W/40，其表润既有SAE 15W黏度级别良好的低温流动性、低温泵送性，同时又具有SAE 40黏度级别的高温黏度稳定性和高温油膜厚度。
多级润滑油与单级润滑油的区别主要在于黏温特性不同。黏温特性通常用黏度指数来表示，黏度指数值越大，表示油的黏温性能越好。多级润滑油黏度指数通常都在130以上，而单级润滑油一般为75～100。1.2.2 润滑油的代号和黏度等级
根据GB/T 7631.1的规定，润滑油的代号由类别、品种及数字组成，其书写形式为：
在品种栏中，首字母为GB/T 7631.1划分的分组代码，实际上品种栏内还可能有1个或多个字母，以表示该品种的进一步细分种类。
如液压油：L-HM表示抗磨液压油，L-HS表示合成低温液压油。
再如压缩机油：L-DAB为空气压缩机油，L-DVB为真空泵油，L-DGB为气体压缩机油；L-DRB为制冷压缩机油。
黏度等级是用接近于40℃时中间运动黏度的正数值来表示。按GB/T 3141规定，有2，3，5，7，10，15，22，32，46，68，100，150，220，320，460，680，1000，1500，2200，3200共20个等级（见表1-3）。对石油基液体而言，该范围大概包括了从煤油到汽缸油的黏度范围。表1-3 GB/T 3141工业液体润滑剂的黏度分类1.2.3 润滑油的规格识别
润滑油黏度等级分类是从1911年，随着SAE J300（车用润滑油黏度分类）规格的首次面世开始的。迄今为止，该标准已进行多次修订，以满足发动机功率不断变大、热载荷不断升高、工作条件不断改变等状况。20世纪50年代，多级汽油机油的推出，使得润滑油既有良好的低温启动性能，又有适应高温下工作的黏度成为可能，从而产生了多级润滑油的概念。然而，随着发动机热载荷和机械载荷的不断提高，润滑油的工作条件日益苛刻，仅用黏度来区分润滑油的级别已不能反映润滑油的使用性能，因此，API制定的润滑油质量等级应运而生。随后，美军规格、ACEA等规格在API的基础上逐渐发展和演变而来。现在润滑油规格包括质量等级和黏度等级。以内燃机油和齿轮油为例加以说明。（1）内燃机油 以SAE 15W/40，API SF/CD为例。
注：1.API SF/CD表述的质量等级说明该油品是一种既适合汽油发动机，同时又能满足柴油发动机对润滑油质量要求的通用引擎机油。同样只适用于汽油发动机的称为汽油机油，如API SJ、API SG等；只适用于柴油发动机的称为柴油机油，如API CD、API CF-4等；
2.API SJ/CF同API CF/SJ并不表示相同的油品质量性能。（2）齿轮油 以SAE 85W/90 API GL-5齿轮油为例。
注：1.SAE 80W/90表述既有SAE 80W黏度级别良好的低温流动性、低温泵送性，同时又具有SAE 90黏度级别足够的高温黏度稳定性和高温油膜厚度。
2.另一种标识如SAE 90、SAE 140、SAE 70W等，只具有单级粘度级别的特性，使用时应注意适用的具体温度范围。1.3 润滑油行业认证标准体系
产品质量认证是认证机构证明产品符合相关技术规范或者标准的合格评定活动。即由一个公正的第三方认证机构，对工厂的产品抽样，按规定的技术规范或者标准进行检验，并对生产商的质量管理保证体系进行评审，如检验评审通过，则发给合格证书，允许在被认证的产品及其包装上使用特定的认证标志。评定润滑油品质的国际组织主要有以下几个。1.3.1 认证润滑油品质的主要国际组织（1）API认证 API是美国石油协会（American Petroleum Institute）的英文缩写。API建于1919年，是美国第一家国家级的商业协会。API的一项重要任务，就是负责石油和天然气工业用设备的标准化工作，以确保该工业界所用设备的安全、可靠和互换性。API在美国国内以及在世界其他国家都享有很高的声望，今天，API已发展成为不仅在美国，而且越来越多地成为世界石油工业活动的有机组成部分。API会标是美国石油协会的学会产品标志，始于1924年，目的是为了鉴定生产的设备、材料，并提供能符合API质量体系和产品标准的生产企业。该标志经美国注册登记，未经许可任何人不得使用。API对会标的说明如下：
只授予通过API认证的制造厂；
不是对制造厂的担保；
不是对设计的赞同；
不是对产品的担保；
制造厂保证经确认的产品，每一个都符合制造时的API规范；
API承认制造厂在遵守制定的API标准方面受到了API的信任。（2）ACEA标准 ACEA即欧洲汽车制造协会（Association of Automobile Constructors in Europe），总部设在比利时的布鲁塞尔，是1991年5月取代CCMC（欧洲共同市场汽车制造商协会）而成立的组织。ACEA每两年修订一次该组织汽车润滑油标准，其部分指标与API通用，是欧洲汽车制造业对于汽车用润滑油的检验认证标准，从技术要求上，要高于API标准，ACEA标准代表了润滑油的世界先进技术标准。（3）ILSAC（国际润滑剂标准化和批准委员会）20世纪90年代初，由美国汽车制造商协会（AAMA）和日本汽车制造商协会（JAMA）共同发起。制订了汽油机油的GF-1和GF-2标准。ILSAC于1990年10月颁布了对于小汽车发动机用油的测试标准GF-1。而GF-1和GF-2除了分别满足API SH和SJ的所有要求外，还要通过ILSAC规定的节能要求。简单地说，GF标准就是API标准+节能。（4）JASO（日本车辆标准组织）JASO也是评定车用发动机油的机构之一，它是由日本的石油公司、添加剂公司、汽车制造商及日本政府共同组成，所制订的规范适用于日本及太平洋国家，用于补充API测试规范。1.3.2 认证汽车润滑油的主要组织
一些著名汽车制造厂商也制定了自己的规范。例如美国康明斯公司、德国奔驰汽车公司、宝马公司、大众公司、保时捷公司、瑞典沃尔沃汽车公司均制定了自己的发动机油测试标准，这些标准比API的标准更加严格和苛刻。世界各国及各公司制定汽车用油规范主要是让润滑油厂家所生产的油品能够保证汽车的使用要求，所以消费者购买润滑油时一定要看生产厂家是否经过以上权威机构认证。
汽车用润滑油的主要认证组织有美国和欧洲的三联体。（1）美国三联体 API、ASTM、SAE是美国润滑油体系的三方组织。
API：在汽车润滑油方面，负责制订质量分类。
ASTM：美国材料及试验学会（American Society for Testing and Materials），在汽车润滑油方面，制订台架试验方法。
SAE：美国汽车工程师学会（Society of Automotive Engineers），在汽车润滑油方面，负责制订黏度分类。（2）欧洲三联体 ACEA、ATIEL、ATC是欧洲润滑油的三方组织，如果再加上CEC则称为四联体。
ACEA：欧洲汽车制造协会，在汽车发动机油方面制定适合欧洲的发动机油规格，其规格每两年变动一次。
ATIEL：欧洲润滑油工业技术协会（Association Technique de I’Industrie Européenne des Lubrifiants）。
ATC：欧洲石油添加剂制造商技术委员会（Technical Committee of Petroleum Petroleum Additive Manufacturers in Europe）。
CEC：欧洲协作委员会（Coordinating European Council）。1.4 国内润滑油的市场现状和发展趋势1.4.1 国内润滑油市场现状1.4.1.1 中国润滑油的市场需求
1996～2010年，中国GDP年均增长8.96%，润滑油消费量年均增长4.4%，而全球同期润滑油消费量平均年增长率仅1.4%。汽车行业的快速发展成为中国润滑油消费持续增长的主要驱动力。中国润滑油市场占世界润滑油市场的比例逐年提高，中国已成为世界第二大润滑油消费的热点地区，吸引了全球石油巨头和独立润滑油商在中国投资（见表1-4）。表1-4 2001～2010年中国润滑油消费量
十多年来世界润滑油消费量在3800万吨左右起伏，世界各区域的润滑油的发展随本地区市场成熟情况和经济发展速度的不同而呈现不同的特点。欧美等发达国家润滑油市场油品质量高，润滑油使用寿命较长，加上近年来经济增长速度明显低于全球水平，润滑油需求增长较慢。20世纪80年代、北美、西欧和前苏联的润滑油消费比例分别都达到全球的1/4，但到2008年，其消费量合计也只有50%。亚太地区中国和印度润滑油需求保持强劲增长，这是亚太地区润滑油持续增长的核心动力。2010年亚太地区占全球比重36%，遥遥领先于其他地区（见图1-1）。
从近年来润滑油需求消费结构来看，工业及工艺用油占45%左右，车用油比例为55%左右，其中柴油机油占33%，汽油机油占18%，摩托车油占6%（见图1-2）。从趋势上看，由于我国汽车行业发展太快，特别是民用汽车发展更快，车用油比例呈上升趋势。而汽油机油的上升比例更大。工业用油方面，随着产业升级的加速和工业事故的频发，机械设备改造、升级和更新的速度加快，对油品提出了全新的要求。图1-1 2010年全球各地区润滑油需求所占比例图1-2 2010年中国各类润滑油消费比重
从市场消费的质量来看，无论是工业用油或汽车用油，节能和环保两大驱动力使得用油从短寿命向长寿命发展，矿物油向加氢油和合成油发展，产品质量逐步提高，规格逐步升级。过去3年，车用汽油机油主流产品级别已经由SE、SF、SG、SH上升为SJ、SL、SM。
从市场份额和利润来看，国内80%的中、低端消费市场，其利润仅占20%；而20%的高端消费市场却赢得80%的利润，其中在高端市场中，美孚、壳牌、BP等洋品牌份额为85%（见图1-3）。图1-3 中国润滑油市场份额1.4.1.2 中国润滑油的行业面临的机遇与挑战（1）基础油供给不足，给低档产品创造了机会 2008年，中石油、中石化两大集团产能470万吨，实际产量在350万吨左右。中石油的产量85%自身使用，中石化的产量基本用于满足自身需求。从数量上看，国内基础油供不应求，给低档产品创造了机会。（2）基础油结构性矛盾突出，制约产品向高端市场扩展 未来随着汽车保有量的持续扩大，车用油较快增长的势头将得到持续，这就形成了Ⅱ、Ⅲ基础油的强力拉动。而从国内产能分配看，中石油、中石化两大集团虽然投产了一些加氢装置生产Ⅱ、Ⅲ类基础油，但Ⅰ类基础油相对过剩（占70%左右），Ⅱ、Ⅲ类基础油满足不了市场需求。短期内这种矛盾将难以解决。基础油结构性矛盾将产生以下问题：①各种润滑油细分市场需求快速升级，但受制于资源状况，民族品牌的产品升级速度将明显滞后于市场需求，从而错失很多市场机会。②进口基础油数量激增，2009年进口基础油比例已经接近总需求的三分之一，与2008年比较同比增长35%，这进一步降低了行业整体利润，加剧了恶性竞争。（3）润滑油的利润主要集中在高档产品 中国润滑油市场供应主要是中石油、中石化两大集团、国外跨国公司和合资企业、民营企业。润滑油市场以中、低档产品为主（占80%），高档仅占20%，但80%市场利润集中在高档产品上。我国润滑油目前的优势表现在资源方面。中国润滑油的发展必须在高档用油上有重大突破，包括研发水平、生产工艺、添加剂研制、油品的评价等。（4）目前国际上最具代表性的车用润滑油规格标准有美国API标准、欧洲ACEA标准、以及美国与日本合作的ILSAC标准 欧洲车用油规格和美国车用油规格存在差异，我国润滑油产品规格主要参照美国的标准制定，油品的规格标准与台架评定方法是同步建立起来的。中国汽车引进车型复杂，有欧洲、美国、日本的车型，以欧洲车型为主，它们施行的标准不尽相同，因此应根据中国的特点，推出适合中国国情的润滑油规格，使中国内燃机油标准环保法规和燃料经济性的要求而升级换代，从而提高我国润滑油的地位。1.4.2 国内润滑油的发展趋势
纵观当前国内外润滑油行业现状来看，欧美发达国家已基本进入全合成润滑油时代，而中国的润滑油基础油生产工艺中，“老三套”仍占有70%，其生产出来的基础油资源难以符合低碳经济以低能耗、低污染、低排放为基础的标准。运用加氢工艺（加氢补充、加氢处理、加氢降凝）生产国标基础油的厂家屈指可数。因此，提倡节能、环保、经济将是润滑油行业的主旋律，环保概念的润滑油规格标准将成为润滑油产品的热点和重点问题。1.4.2.1 改进生产工艺，提高基础油的品质
目前，世界润滑油基础油正由APIⅠ类向API II/IIII类转变，基础油生产正向加氢技术发展。应用加氢技术生产的润滑油基础油，其硫、氮及芳烃含量低，黏度指数高，热氧化安定性好，挥发性低，换油期长。世界润滑油市场对加氢基础油需求量逐步增加，加氢技术发展迅速。
聚α烯烃合成油（PAO）具有较高的黏度指数，优良的低温性能和热氧化稳定性，在军用和高档内燃机中被采用，但它的价格限制了在工业润滑油中的广泛应用。20世纪90年代，国外开发了由天然气生产合成基础油（GTL）的技术，它与PAO一样都是异构烷烃，性能比较接近。随着天然气液化气产量的增加，GTL合成油的成本也在大幅度降低，GTL合成基础油是一类具有发展前景的基础油。1.4.2.2 普及合成润滑油的应用，满足车用润滑油节能环保要求
汽车保有量的大规模增长给环境带来了巨大的压力，节能减排已迫在眉睫。这不但推动了汽车技术的升级，作为与汽车密切相关的润滑油行业也正面临着产品升级与技术升级的浪潮，高性能的合成润滑油产品将日益受到青睐。与传统矿物油、半合成油相比，合成润滑油换油周期长达三年且更节能环保，在欧美发达国家，汽车大部分用上了全合成机油，但在中国，车用合成油远未普及。
国际原油油价的飙升，为国内合成油等替代产品的发展带来新的机会。国际原油等初级产品价格的不断飙升对两方面产生巨大影响：①Ⅰ、Ⅱ类与Ⅲ类基础油的价格差距逐渐缩小；②合成油节能、减摩、节省时间等创造的价值逐渐超过合成油本身的价值（表1-5），合成油的优势正在全面显现出来。近年来，矿物基础油与合成油之间的价格差距不断缩小，这在以中国为代表的发展中国家尤其明显，以小包装产品为例，4L全合成油与矿物油价格之比由几年前的6∶1正在缩小到3∶1左右（表1-6）。未来随着中国以及周边Ⅲ、Ⅳ类基础油产能的投入，两者之间的差距将进一步缩小，合成油的综合优势将更加突出。表1-5 车用发动机油的经济效益（SUV，机油加入量4.736L）表1-6 各类润滑油的价格变化（元/4L）1.4.2.3 开发应用生物技术
为了人类有一个更好的生存环境，近年来，世界各国对环保的要求和立法越来越严格。由于设备的泄漏和润滑剂的废弃，工业润滑剂对环境的污染已经引起了公众的关注。无毒、可生物降解的特种润滑油产品已经成为21世纪最热门的研究课题。
生物技术在润滑油应用始于20世纪70年代，在欧洲，生物降解润滑剂已占7%左右，北欧一些国家还制定了法规，限制部分矿物润滑油的使用，以推广使用可生物降解润滑油（脂）。发达国家的润滑油产品标准更新更快，节能排放效果显著。绿色润滑剂在这些国家已经广泛应用于工业润滑油和二冲程发动机油。
总之，未来的润滑油，将面临多方面的严峻挑战。顺应世界潮流，节能、低排放、无污染、长寿命将成为我国润滑油发展的方向。第2章 润滑油基础油2.1 基础油概述
基础油的定义可以概括为：主要用于生产润滑油或其他产品的精制产品；它可以单独使用，也可以和其他油品或添加剂掺合使用。由于它占油品的主要部分并对油品的主要性能或基础性能起到主导作用，习惯称为基础油。另外，从当今润滑油发展情况来看，各类润滑油均由基础油与添加剂调制而成，基础油在油品中占到70%～99%，所以，基础油的重要性显而易见。
基础油在早期仅指石蜡基原油经分馏、酸洗和低温蜡沉析所得到的馏分油。它的密度和黏度适合调制各种发动机油和工业润滑油。随着油品需求增加和加工工艺的发展，也可以从非石蜡基原油中生产出适用于润滑油的基础油。加上加氢工艺技术的发展和应用扩大，基础油的资源扩大，基础油的类别也得到扩充，若再加上合成基础油和环保型（可生物降解）基础油，润滑油所用基础油的种类繁多，质量优异。基础油质量的提高也促进了润滑油的升级换代。
基础油的性质指标包含以下方面的内容。（1）满足基础油使用性能的指标 黏度（润滑性能）、黏度指数，黏温性能（适应工作环境的变化）、倾点（低温流动性能）。（2）满足环保（排放）的要求 饱和烃含量、硫含量。（3）满足经济性能指标要求 氧化稳定性、蒸发损失。2.1.1 传统基础油的生产工艺
传统基础油是指从原油中提取的矿物油，矿物油系成本最低的基础油。矿物油几乎完全由碳氢化合物组成，在原油常压蒸馏过程中，依沸点顺序，分别得到石油气、汽油、石脑油、煤油和柴油等轻质组分，然后剩下的重质组分加热后再进行减压蒸馏，切割出所需黏度的数段润滑油馏分称馏分油，馏分油的碳氢分子结构并未被提炼过程所改变。各种来源的润滑油馏分，通常含有多环短侧链烃类，硫、氮、氧化合物以及胶质、沥青质等杂质和非理想组分。这些物质的存在会影响润滑油的黏温性、抗氧化安定性和颜色的稳定性等，不能够直接用来生产工业用润滑油（脂），故需再进行精制。
基础油生产工艺包括物理处理工艺、物理+化学联合工艺、化学处理工艺三种。
物理处理工艺为传统生产工艺，主要利用溶解、萃取、吸附等物理原理，采用溶剂精制、溶剂脱腊、白土补充精制等方法生产基础油，物理处理工艺只能除去50%～80%的不饱和的芳香烃、沥青和石蜡等非理想杂质。
加氢工艺为化学工艺，采用高温、高压、催化条件下的加氢反应、分子重排等化学方法，改变油中非理想成分的分子结构，彻底去除杂质。基础油经加氢处理后，改变了烃类分子的化学结构，加氢油的性能高于溶剂精制油。
将物理处理和加氢工艺联合，也可使基础油性能大大改善。常用的有以下联合工艺：溶剂精制+加氢裂化+溶剂脱蜡；加氢裂化+溶剂脱蜡+高压加氢补充精制；溶剂精制+溶剂脱蜡+中低压加氢补充精制。
基础油的发展，经历了传统生产工艺到加氢工艺的变化。
1852年，人类第一次获得矿物润滑油。
1876年，俄国人在巴拉罕建立了世界上第一个润滑油工厂。
1878年，俄国人在巴黎世界博览会上推出第一批矿物润滑油样品。
1920～1940年，随着汽车工业的发展，采用溶剂、酸洗及白土精炼的矿物润滑油大量问世。
1941年，出现在矿物油中加入添加剂的现代化学意义的润滑油。
1950年，多级发动机油的出现，对高黏度指数基础油的需求增加。
1960年，加氢处理技术在美国用于润滑油的生产。
1969年，第一套高温、高压加氢裂化润滑油处理装置在日本投产。
1970年，第一套加氢异构脱腊装置在欧洲采用，生产高黏度指数基础油。
1970～1980年，发达国家纷纷采用加氢裂化-加氢异构脱蜡二段加氢工艺处理润滑油。
1997年，出现加氢裂化-加氢异构脱蜡-加氢精制的三段加氢工艺
以下简要介绍几种物理处理过程。（1）溶剂精制 用萃取的方法除去馏分油中所含杂质和非理想组分的工艺过程。在溶剂精制过程中，所选用的溶剂对馏分油中的杂质和非理想组分的溶解度很大，而对油中的理想组分的溶解度则很小，这样通过液相萃取将非理想组分除去。（2）溶剂脱蜡 将馏分油通过溶剂稀释和冷冻，使其中的蜡结晶析出，从而降低馏分油凝点的过程。溶剂脱蜡所用溶剂有丙酮-苯、甲基乙基酮-甲苯、甲基正丙基酮和烃类的氯化物等。溶剂脱蜡过程的工艺流程大体相同，包括结晶、过滤、溶剂回收、冷冻等部分。（3）补充精制 润滑油经溶剂精制、溶剂脱蜡后，还会含有大量胶质、沥青质、环烷酸以及氧、硫、氮的化合物和微量溶剂等杂质。国内润滑油补充精制现有三种工艺：第一种为白土补充精制；第二种为加氢补充精制；第三种为液相脱氮-白土补充精制。2.1.2 国内基础油的现状和发展趋势
我国是润滑油生产大国，基础油生产能力居世界第三位。国内基础油生产能力主要集中在中石油和中石化两大集团公司，产能合计为550万t左右。按API分类来看，Ⅰ类生产能力过剩，Ⅱ类和Ⅲ类严重不足，基础油的进口量逐年增加（表2-1）。表2-1 2000～2009年我国基础油供给构成情况 单位：万吨
在我国基础油结构中，以大庆油为代表的石蜡基基础油占55%，是生产内燃机油的优质原料；以新疆油为代表的中间基基础油和环烷基基础油分别占25%～30%和5%～10%，是生产工业用油和电力用油的优质原料。与国外基础油相比，我国石蜡基油所占比例较低，而中间基油所占比例较高，在很大程度上影响了内燃机油的更新换代。国内基础油的未来发展趋势如下。（1）利用先进的加氢技术，调整基础油的结构，增加Ⅱ类、Ⅲ类基础油的比例，满足润滑油成品更新换代的需要。（2）进行基础油的标准化研究，完善基础油标准。润滑油基础油标准已不能适应现代基础油生产和润滑油调配的要求，有必要根据目前基础油的生产现状和技术水平对基础油标准进行修改，区分老三套基础油和加氢基础油，需要尽快制订相当于APIⅡ类和Ⅲ类的基础油标准，规范国内基础油质量，补充一些专用基础油标准，以适应润滑油成品油调和的需要。（3）使用更加环保、节能的高质量基础油是全球的趋势。国外在基础油的研究中，以合成基础油和可生物降解基础油研究为重点，我国相对比较薄弱。
21世纪是润滑油向更高层次可持续发展的时代，对于环保性能的要求将更加严格。基础油作为润滑油的主要成分，承担一定的压力。经过不断努力，从基础油的角度解决环保性能的水平和技术会日趋深化，取得的效果会更加明显，而且前景非常看好，如在某些国家，环保性能好的润滑油要平均以10%的速度递增。可以预见，目前这种以矿物基础油占90%以上市场的局面将会打破，各种非常规基础油、合成基础油和环境友好基础油等将被广泛采用。2.2 基础油的分类和特点2.2.1 API基础油的分类2.2.1.1 分类标准
国际标准化组织（ISO）尚未有基础油分类的标准。
长期以来，标志基础油分类的主要依据为它的黏度指数。习惯上把基础油的黏度指数分为高黏度指数（VI≥80），中黏度指数（VI在60～80）和低黏度指数（VI在40以下）。全球没有统一的分类及其相应的质量指标，基础油各项指标由各大石油公司内部控制。20世纪90年代，API（美国石油协会）根据基础油的特性及润滑油品发展的需要，于1993年将基础油种类分成5类（表2-2）。该分类是由API和ATIEL（欧洲润滑油工业技术协会）共同制定的，满足了时代发展的需要，使基础油的质量提高到一个新的高度。目前世界各国都认同此分类。
这个分类中，API的Ⅰ类基础油属于常规溶剂精制法生产的基础油，Ⅱ类和Ⅲ类要用加氢工艺生产，Ⅳ类是利用低分子烯烃齐聚生产的合成烃（PAO），Ⅴ类是除PAO之外的其他合成油（主要是合成酯）。
API的基础油分类是针对内燃机基础油进行分类的，即将可以作为内燃机油的基础油分为矿物油、合成油和合成酯，而那些中、低黏度的基础油由于不能生产较高级别的的内燃机油未被列入API的分类标准。API分类的目的是为了服务于API基础油互换准则。API互换准则规定的是内燃机生产商采用相同的添加剂配方、换用由同一基础油生产商生产符合同一基础油标准的相同或不同类别基础油，生产相同档次的基础油所需进行的发动机和台架试验的最少数量。表2-2 API和ATIEL的基础油分类注：Ⅴ类基础油的其他相关数据暂空缺。2.2.1.2 各类基础油的特点
Ⅰ类基础油是传统溶剂精炼矿物基础油，通常是由传统的“老三套”工艺生产制得，所谓“老三套”生产工艺是指石油减压蒸馏馏分或脱沥青油，经过溶剂精制、溶剂脱蜡、白土或加氢补充精制。“老三套”生产工艺的基础油往往因原油性质不同，加工工艺的差异而产生同一牌号的基础油性质相差很多的情况。从生产工艺来看，Ⅰ类基础油的生产过程基本以物理过程为主，不改变烃类结构，生产的基础油质量取决于原料中理想组分的含量和性质。Ⅰ类基础油视原油种类和加工深度，基础油中芳烃达4%～30%，硫含量较高，蒸发损失波动在18%～35%，具有一定的氧化安定性。这类基础油目前大量用于调制各种润滑油。
Ⅱ类基础油是加氢裂解矿物油，通过组合工艺（溶剂工艺和加氢工艺结合）制得，工艺主要以化学过程为主，不受原料限制，可以改变原来的烃类结构。因而Ⅱ类基础油芳烃含量低，一般在10%以下，有的只有5%左右，故饱和烃含量可达90%～95%，且饱和烃中含有一定比例的异构烷烃，这点是传统基础油所少见的。热安定性和抗氧化性能好，低温和烟炱分散性能均优于Ⅰ类基础油。
Ⅲ类基础油是高度加氢裂解或加氢异构化蜡基础油，有的称为半合成基础油。与Ⅱ类基础油相比，属高黏度指数的加氢基础油，又称作非常规高黏度指数基础油。Ⅲ类基础油在性能上远远超过Ⅰ类和Ⅱ类基础油，其CCS（冷启动模拟）黏度远低于Ⅱ类基础油，蒸发损失也优于Ⅱ类基础油。尤其是具有很高的黏度指数和很低的挥发性。某些Ⅲ类油的性能可与聚α-烯烃（PAO）相媲美，其价格却比合成油便宜得多。Ⅱ类和Ⅲ类基础油对于抗氧剂的感受性较好，所调制的润滑油氧化安定性优良，可以满足长寿命润滑油的使用需要。
Ⅳ类基础油是聚α-烯烃（PAO）基础油。常用的生产方法有石蜡分解法和乙烯聚合法。PAO依聚合度不同可分为低聚合度、中聚合度、高聚合度，分别用来调制不同的油品。在美国和欧洲，PAO是使用最广泛的合成基础油，它是由2个或多个癸烯聚合成低聚物或短链的聚合物。从本质上，PAO使用的是原油中较好的成分，加以化学反应并在人为的控制下达到预期的分子形态，其分子排列整齐，抵抗外来变数的能力强，因此PAO对热稳定，具有较好的抗氧化反应和抗黏度变化的能力。PAO与矿物油相比，无S、P和金属，不含蜡，所以倾点极低，通常在-40℃以下，黏度指数一般超过140。但PAO边界润滑性差，另外，由于它本身的极性小，对极性添加剂的溶解能力差，且对橡胶密封材料有一定的收缩性。这些问题都可通过添加一定量的酯类得以克服。
Ⅴ类基础油：除PAO之外的其他合成油（合成烃类、酯类、硅油等），一般指酯类合成油，这类基础油是通过提炼动物、植物（生物）脂肪酸和醇化学合成的双酯、多元醇酯、聚醚、硅油、磷酸酯等。酯类本来就是油性的，具有天然的润滑性能（其他基础油，包括PAO要通过添加剂实现这个性质）。而且酯类本来的极性可以使油膜分子黏附在金属表面，所以酯类润滑油的润滑性能是最好的。2.2.2 国内基础油的标准
矿物基础油又称为中性油，而把取自残渣油制得的高黏度油称为光亮油。我国于20世纪70年代，制定了三种中性油标准，即石蜡基中性油、中间基中性油、环烷基中性油（见表2-3），分别以SN、ZN、DN加以标志，如100SN、350SN、150BS。为适应调制高档润滑油的需要，1995年对原标准进行了修订，执行润滑油基础油分类方法和规格标准Q/SHR 001-95。此分类是以黏度指数和适用范围划分的，按适用范围分为通用基础油和专用基础油，可根据调制润滑油品的性能选用。表2-3 我国早期基础油分类及代号2.2.2.1 中国石化标准（Q/SHR001-95）基础油分类（1）黏度等级的划分 基础油的黏度等级按赛氏通用黏度划分，其数值为某基础油运动黏度所对应的赛氏通用黏度整数的近似值。中性油黏度等级以37.8℃（100℉）的赛氏黏度（s）表示，标以100N、150N、500N；光亮油以98.9℃（210℉）的赛氏黏度（s）表示，如150BS、120BS。（2）所用符合说明 润滑油基础油的代号是根据黏度指数和适用范围确定的。每个品种由一组英文字母组成的代号表示。
润滑油通用基础油的代号由表示黏度指数高低的英文字母组成。“UH”、“VH”、“H”、“M”、“L”分别为超高（ultra）、很高（very high）、高（high）、中（middle）和低（low）的英文字头，VI（viscosity index）为黏度指数。
润滑油专用基础油代号由通用基础油代号和专用符号组成。专用符号为代表该类基础油特性的一个英文字母。“W”为“winter”的英文字头，表示其低凝特性，“S”为“super”的英文字头，表示其深度精制特性。（3）基础油的分类 Q/SHR001—95将基础油两类，通用基础油和专用基础油（见表2-4）。通用基础油包括UHVI、VHVI、HVI、MVI、LVI。表2-4 Q/SHR001—95基础油的分类及代号注：W系列低凝油要求倾点低于-15℃；S系列深度精制油要求旋转氧弹诱导期（RBOT）大于200min。2.2.2.2 中国石化协议标准润滑油基础油分类
Q/SHR001—95基础油的分类既考虑了高档润滑油产品对基础油黏度指数要求很高的情况，又考虑了中、低档润滑油产品对黏度指数要求不高的现实，同时还考虑了变压器油、冷冻机油等低黏度指数基础油。Q/SHR001—95基础油的分类涵盖范围较广，不仅包括内燃机油用基础油，也包括了其他方面所用基础油。在内燃机油用基础油中，同时考虑了高、中、低档内燃机油用基础油的要求，这是考虑了我国当时大部分内燃机油为中、低档内燃机油的现实。
API基础油的分类对组成（饱和烃、芳烃、硫含量）做了明确规定，而对黏度指数要求较宽。中国石化Q/SHR001—95对基础油主要按黏度指数、倾点、使用类别分类，而对组成没有明确要求。我国基础油的分类与API分类有着本质的不同，因此会带来基础油的贸易纠纷。
基础油的用户、生产商和贸易商对基础油的规格标准有着不同理解，国外进口基础油多称一次加氢油和两次加氢油，国内生产的基础油多按中石化的企业标准生产（如HVI和MVI等），而很多用户却参考美国API的分类（如Ⅰ类或Ⅱ类）。对基础油的不同称谓实际上也部分代表了从不同角度对基础油规格的理解。由于标准不统一，造成一些企业生产不规范或质量低下的基础油料，给调和带来困难，同时也使一些廉价的油料充斥市场，影响润滑油的更新换代。2005年中国石化公司结合API基础油分类规则，增加了基础油组成（饱和烃、硫含量）的限定，制定了中国石化基础油分类的协议标准（见表2-5、表2-6）。表2-5 中国石化协议标准润滑油基础油分类表2-6 中国石化协议标准中润滑油基础油的黏度等级
协议标准按饱和烃、硫含量和黏度指数将基础油分为6大类，分别是0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，其中的Ⅰ类、Ⅱ类又进行了细分，合计9个小类。
在6大类中，0、Ⅰ类为溶剂精制基础油，Ⅱ、Ⅲ类为加氢基础油，Ⅳ类为PAO合成基础油，Ⅴ类为除PAO外其他合成油，应该说，协议标准与API的分类基本一致。2.3 矿物基础油
矿物基础油是由石油提炼，经减压蒸馏、溶剂精制、脱蜡白土精制以及加氢工艺制成，加氢程度不同，得到不同的黏度指数、氧化稳定性、倾点、挥发性指标的基础油。矿物基础油包括API分类的Ⅰ和Ⅱ类（Ⅲ类基础油，因类别界定存在争议，将在2.4详细叙述）。
Ⅰ类基础油氧化安定性差、蒸发损失大、黏度指数低、硫含量高。“老三套”工艺对原料的依赖性强，因全为物理过程处理，很难达到APIⅡ类以上基础油的要求。Ⅱ类为加氢工艺（即加氢处理、催化脱蜡、加氢精制）或组合工艺生产基础油，其组成较Ⅰ类基础油发生较大变化、饱和烃含量高、杂质少、氧化安定性好、低温性能优于Ⅰ类基础油。加氢工艺属化学转换过程，原料来源广、收率高、质量好。Ⅲ类基础油生产工艺与Ⅱ类相同，但操作条件苛刻。Ⅲ类基础油黏温性能优异，蒸发损失低、氧化安定性好。2.3.1 矿物基础油的化学组成及特性
基础油占润滑油组成的70%以上，润滑油产品的某些性质在很大程度上取决于基础油的性质如蒸发损失、闪点、与添加剂的相容性、对橡胶密封材料的适应性等，基础油的黏度、黏温性能、倾点则决定了可调配润滑油产品的品种。图2-1为基础油性质对油品性能和使用的影响。图2-1 基础油性质对油品性能和使用的影响
矿物基础油主要由烃类和非烃类化合物组成，烃类包括烷烃、环烷烃、芳烃、环烷芳烃，非烃类包括含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等，几乎没有烯烃。基础油的组成以烃类为主，所以烃类结构对润滑油的黏度指数、低温性能和氧化安定性等性能均有显著影响（表2-7）。表2-7 基础油烃类组分对润滑油性能的影响
在基础油各类组成中又有非极性成分和极性成分之分，非极性成分指饱和烃，包括链烷烃和环烷烃；极性成分是指芳烃和硫、氮等极性化合物，胶质、沥青质等。它们对基础油的性能影响存在很大差别（表2-8）。加工基础油的过程就是进行脱沥青、精制、脱蜡、吸附补充精制等一系列过程。不论是物理加工还是化学加工过程，从根本上，就是调整烃类和非烃类、极性成分和非极性成分在成品基础油中应该存在的比例。表2-8 非极性成分和极性成分对基础油性能的影响2.3.2 矿物基础油组成与油品性能的关系2.3.2.1 基础油的黏度指数
基础油的黏度与馏分的馏程（即分子量大小）和化学组成有直接关系。黏度随馏分馏程升高而增大。但是，馏程范围相同的馏分，它的黏度却随馏分中烃类组成结构而发生变化。
基础油中各种烃分子的碳原子一般在C～C，在烃类中，烷2040烃的黏度最小，芳香烃稍大，环烷烃的黏度最大。异构烷烃的黏度则与正构烷烃相似。因此，环状结构的烃类是润滑油黏度的“载体”。而在结构相似的条件下，单、双环烷烃的黏度比单、双芳香烃的黏度大。分子中的环状结构增加，则黏度增大。
环状烃类带有侧链时，它的黏度随着侧链的碳原子数的增多而增大。对碳原子数相同的侧链来说，分支的数目愈多，黏度愈大。
每种烃组分对基础油性能的作用不同，饱和链烷烃和单环环烷烃黏度指数高，是理想的基础油组分，多环环烷烃和芳烃的黏度指数较低。基础油中各组分的黏度指数见表2-9。表2-9 各种烃类的黏度指数2.3.2.2 基础油的氧化性质
氧化性质是基础油最重要的性质，与润滑油产品的配方和使用性能密切相关。各种烃类中，烯烃最容易氧化，由于润滑油中烯烃含量极少，因此，在讨论氧化安定性时应关注的是烷烃、环烷烃和芳香烃。烷烃属于饱和烃，比较稳定。但在较高温度下，容易氧化生成低分子的醇、醛、酮、酸（羧酸）等含氧化物。带支链的异构烷烃，还能氧化生成羟基酸。深度氧化后，则生成胶状沉淀物的氧化缩合产物。环烷烃的环数愈多，则易氧化且生成的氧化产物也愈多。所以，对于氧化安定性来说，带有烷基长侧链的少环环烷烃（1～2个环），具有较优良的氧化安定性，同时，也有较高的黏度指数，是润滑油的理想组分之一。芳香烃的存在，可起到防止烷烃和环烷烃继续氧化的抗氧化作用。
基础油由于烃类组成不同，同一牌号氧化性质差异很大，见表2-10和图2-2。表2-10 基础油的氧化性能比较
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