节能润滑油主要通过三种方式来实现：一是低粘度油；二是高粘
度指数油；三是含有摩擦改进剂的油。
低粘度油
粘度越大内摩擦力越大，在应用中能耗越高。国内外实际经验证
明，在流体润滑范围内，润滑油在使用条件下粘度每差1mm2/s，
能耗大约相差0.5~1%；粘度相差一个级号，则能耗大约相差
1~5%。从节能角度出发，在选用润滑油时应在保证设备润滑的前提
下，尽量采用低粘度润滑油。
多级油和高粘度指数油
汽车工作时，受地区、季节、昼夜、负荷的影响，温差变化很大，
有时相差数十度，而润滑油粘度随着温度变化而变化，升降幅度的
大小和润滑油的粘度指数有关，粘度指数高的，粘度随温度变化小，
粘度指数低的，粘度随温度的变化大。为尽量避免由于粘度变化太
大所造成的设备磨损和能耗增多，在选用油品时，应选用粘度指数
合成酯基础油性能及应用
高的油。高粘度指数润滑油是以高粘度指数基础油或在基础油中加
粘度指数改进剂组成，通称为多级油；另一种是合成内燃机油，如
酯类、聚a烯烃发动机油等。
含有摩擦改进剂的油
润滑油的低粘度化，有利于节约燃料，为了避免可能出现的边界
摩擦所造成的磨损，往往在低粘度油中加入摩擦改进剂，这种添加
剂可以和金属表面形成坚固的吸附膜或渗透膜或金属发生反应生成
化学膜。这种膜摩擦系数很小，可以保证设备边界磨擦时不发生擦
伤和烧结，节能效果显著，
合成酯基础油属V类基础油
多元醇酯类型
新戊二醇酯
三羟甲基丙烷酯
季戊四醇酯
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合成酯基础油性能及应用
一般的酯（如双酯，单酯，β碳原子上有氢原子的醇酯），因加
热会形成六元环结构的中间体，在较低能量（0.19MJ/mol)下会热分
解.多元醇酯的β位置上没有氢原子，不能生成六元环结构，在高温
下主要发生自由基的热分解（0.28MJ/mol)。多元醇酯的热分解温度
比双酯50℃左右。
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合成酯基础油性能及应用
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合成酯基础油性能及应用
1、合成酯在所有的基础油中综合性能最好
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合成酯基础油性能及应用
优异的氧化安定性与热稳定性能
良好的低温流动性能
高粘度指数
良好的润滑性与抗磨性能
低蒸发损失
极好的溶解性
优良的生物降解性与可再生性能
2、具有良好的低温流动性能和高粘度指数
多数酯类油的粘度指数都很高，具有很好的低温性能，可在极宽的
温度范围内使用
酯类油的特点
酯类油最大的特点是酯分子中含有多重酯键(-COOR)，赋予了酯
分子以极性,因而赋予酯类油许多比PAO和II、III类加氢基础油更加
优越的性能和应用特点。
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合成酯基础油性能及应用
1、极佳的润滑性能
极性结构赋予酯类油特殊的润滑表现，独特的分子吸附作用，容易
吸附在界面上形成稳定的油膜，类似摩擦改进剂，因而能提高油品
的润滑性，即使冷车状态也不至于完全回流，提供很好的低温保护。
减少启动时的磨损（启动时磨损占总磨损的75%）。润滑性的提高
可以改善燃油经济性，减少摩擦动力损失，减少引发动机的噪音，
增强发动机的动力。
摩擦系数①耐荷重力/0.1MPa②磨痕直径/mm③
多元醇酯
0.155.50.64
双酯
0.205.00.83
150N0.244.50.90
PAO0.304.00.91
①曾田式摆动摩擦试验机
②曾田式四球试验机
③高速四球试验机
边界润滑的润滑性可以从静摩擦μs和动摩擦系数μk的比值来推
断,当数值小于1时，发生滑动。脂肪酸酯的边界润滑特性见表，直
链脂肪酸的多元醇酯油良好的润滑性，脂肪酸碳原子数的增加润滑
性稍有提高，直链脂肪酸酯比支链脂肪酸酯润滑性好。
酯醇酸
μsμkμs/μk
多元醇酯新戊二醇癸酸
异辛酸
异癸酸
0.120
0.183
0.188
0.137
0.181
0.184
0.88
1.01
1.02
多元醇酯三羟基甲
基丙烷
己酸
辛酸
癸酸
异辛酸
异癸酸
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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合成酯基础油性能及应用
多元醇酯季戊四醇壬酸
异辛酸
异壬酸
异癸酸
0.089
0.171
0.190
0.174
0.122
0.169
0.176
0.172
0.73
1.01
1.08
1.01
双酯异辛醇
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中加入酯类油能显著减少摩擦系数。
PAO中加入酯类油对HFRR试验结果的影响*
试油摩擦系数成膜性/%
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试验:高频往复台架试验。
2、酯与添加剂有良好的相容性和对油泥积炭有良好的溶解性
5.5 5.2 4
苯胺点
119 20 100
可以在PAO和加氢油中加入双酯或多元醇酯来提高对添加剂的溶
解能力，对添加剂的感受性较强，可以很好的与抗氧，抗磨，清净
等添加剂融合，协同，充分发挥添加剂的功效。
酯的极性有助于增加油中初级氧化产物及油泥的溶解度,有优异
的清洁能力，有效防止油泥和积碳的形成。
PAO与酯类油的清净能力比较(1G2 试验）
PAO/
多元醇酯/
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合成酯基础油性能及应用
第一环槽沉积/% 4513
评分17261
清洁的好处
机油能迅速地保护到发动机的关键部分；
减少杂质，使润滑油的其他功能更好的发挥；
有效减少磨损；
保持良好的粘度稳定性；
减少亮红灯的发生；
顺畅安静的驾驶感受。
3、低的蒸发损失和优良的的热氧化安定性
蒸发损失比PAO和加氢基础油都低。
化验项目
V100 V40
CCS
-30℃
VI FP
蒸发损
失
热管
PAO4 3.999 18. 1.3 7.0
TRS0812 4.617 21.47 1392 134 252
3.9
4.0
100N （ II
类油）
4.277 20.53 5.0 5.0
PAO、双酯和多元醇酯热氧安定性比较
由于在多元醇酯的醇基之β 碳原子上没有氢原子,因而多元醇酯比
双酯热稳定性更好,其氧化安定性也比双酯高。
由于在多元醇酯的醇基之β 碳原子上没有氢原子,因而多元醇酯
比双酯热稳定性更好,其氧化安定性也比双酯高。
PAO、双酯和多元醇酯热安定性比较
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合成酯基础油性能及应用
项目PAO双酯 多元醇酯
100℃粘度损失，%9.10 9.200.10
总酸值，mg KOH/g0.22 53.908.10
质量损失，% 1.16 23.101.09
注：热安定性试验条件为基础油在氮气中被加热到 287.78 (550 ℃
F)，并持续72 h。
PAO和酯类油的抗氧化性能比较
项目PAO 双酯多元醇酯
100℃粘度5.85.3 4.3
旋转氧弹试验，min 1770 —
差式扫描热分析，min 2.55.0 60+
氧化腐蚀试验后
总酸值，mg KOH/g —7.1 1.3
酯类油的氧化安定性及其与矿物油的对比
各种酯类油及矿物油 成漆板试验结果*
矿物油3.95
双酯2.50
苯二甲酸酯1.07
偏苯三酸酯0.04~0.50
三羟甲基丙烷酯0.18~0.57
注:*成漆板试验条件:275 , 22 h, ℃ 通空气,样品均含 1%胺型抗
氧剂。
成焦板试验热安定性
基础油清洁度
4.0mm2/s 的矿物油0
4.0mm2/s 的PAO8.0
5.0mm2/s 的烷基芳烃2.0
5.4mm2/s 的双酯8.0
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合成酯基础油性能及应用
4.0mm2/s 的多元醇酯9.5
试验条件：成焦板温度310℃
槽温：121℃
操作：溅油6min，烘烤1.5min
评分条件： 10＝清洁
热氧化稳定性
PAO和酯的热氧化稳定性均优于矿物油,最高使用温度见表
2。
表2基础油的最高使用温度
基础油最高使用温度/℃
矿物油121.1
PAO121.1~176.6
双酯148.8~176.6
多元醇酯176.6~218.3
4.粘压特性
在弹性流体润滑，油的粘度随压力的增加而上升。如在齿轮的
齿面，压延时的辊筒面等，润滑油所承受的压力从数千千帕到
10 万千帕。一般润滑油的粘度-压力近似如下关系：
η=η0exp(β•p)
多元醇酯的粘度压力系数 β 为1.45-1.55，而石蜡基矿物油 β 为
1.7-1.8，环烷基矿物油 β 为 2.2-2.3，所以随压力的增加多元醇
酯的粘度上升比较小，可以在很宽的压力范围进行流体润滑，
所以能耗就小。
5.环保性能
酯键为微生物攻击酯分子提供了活化点，因而酯是可生物降解
的，因而酯类油可用于“对环境友好润滑油”的配方
不同酯类油的可生物降解性
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合成酯基础油性能及应用
酯类油类型 OECD 301B（20d）/% CEC L 33A
93（21d）/%
单酯30～9070～100
双酯10～8070～100
苯二甲酸酯 5～7040～100
偏苯三酸酯 0～400～70
直链多元醇酯50～90 80～100
支链多元醇酯0～400～40
复合酯 60～9070～100
概括起来，相对于PAO和加氢油，合成酯的好处就在于：润滑
性好，蒸发损失小，溶解能力大（对添加剂和油泥积炭），积
炭小，清洁性好，导热系数高，比热容大。
润滑油的许多问题是同油的温度相关的，合成酯摩擦磨损小了，
摩擦热也就少；导热系数高和机件清洁干净，容易散热；热容
大，同样热量温度低，等等因素是使得使用酯类油的油温要比
不加酯类油的要低。油温度低，油的氧化程度也就小了，油的
寿命延长。
酯类合成油的用途
1、发动机油： 主要是双酯和多元醇酯，其他包括二聚酸酯、
聚酯、单酯、邻苯二甲酸酯。市场驱动力是延长换油期，趋向
使用低粘度油，节省燃油耗和降低排放。1.合成酯独特的分子
极性，使油膜牢固地吸附在发动机件表面，解决冷车启动干摩
擦 2.合成酯油的润滑性极其优秀，挥发性大大低于同粘度矿物
油和 PAO，同时优秀的热稳定性使得用低粘度酯时沉积物少而
且低温流动性好。节省燃料，增加机油压力，提升动力性能；
降低尾气排放，减少发动机噪音。3.天然的溶解能力，充分发
挥添加剂的功能，防止油泥和沉积物形成，优越的分散清洁能
力，保持发动机件表面清洁。
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合成酯基础油性能及应用
因而全合成发动机油用酯类油与聚 a 一烯烃的调和基础油是
最佳的选择。为降低成本,也可将酯类油掺合矿物油制成半合成
油,以改善发动机油的各方面性能,所以半合成发动机油发展很
快。
2、二冲程油：用于二冲程油的酯为二聚酸酯和多元醇酯，
另外还有偏苯三酸酯和复酯，其市场受低排放发动机清洁性和
生物降解性所驱动。二冲程油用酯比矿物油的优点在于是发动
机清洁，减少粘环，沉积物在环槽、裙部、内腔的堆积，改善
着火点性能和火花塞寿命。由于极性酯的存在，增加了在金属
表面的粘着，使酯的润滑性比烃类好。
3、压缩机油：用作合成压缩机油的酯类主要有多元醇酯和
双酯以及芳香酯。合成酯型压缩机油适用于工作温度高于
93℃，连续重负荷的多级高压螺杆式空气压缩机，使用寿命可
比PAO型油延长一倍。合成酯油另一主要特点是残炭低，使用
中抑制油泥、沉淀和积炭的产生，提高了曲轴箱及油品的清洁
度，使传热良好 、减少磨擦和运动部件的阻力，从而减少维修
和停工时间，可减少动力耗费用 7.2％节省动力 3％。而合成酯
用于往复式空气压缩机，其高闪点和良好的氧化安定性更显出
其优越性。
合成酯型压缩机油适用于工作温度高于 93℃，连续重负荷
的多级高压螺杆式空气压缩机，使用寿命可比PAO型油延长一
倍。合成酯油另一主要特点是残炭低，使用中抑制油泥、沉淀
和积炭的产生，提高了曲轴箱及油品的清洁度，使传热良好 、
减少磨擦和运动部件的阻力，从而减少维修和停工时间，可减
少动力耗费用 7.2％节省动力 3％。而合成酯用于往复式空气压
缩机，其高闪点和良好的氧化安定性更显出其优越性，对于大
型往复式空气压缩机的单程气缸润滑，常见的问题是在气缸和
排气阀中形成残炭和油泥，引起频繁的维修和停车，更严重的
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合成酯基础油性能及应用
是原用矿物油时，由于残炭、锈蚀润滑剂的过量和高压作用使
压缩系统在低于149℃的情况下自动起火，甚至引起爆炸。
酯型压缩机油的应用，取得了相当可观的经济效益。如国外某公
司用了三年时间对100 台回转叶片式和螺杆式压缩机试验，对试验
的酯型压缩机油及压缩机进行跟踪监测，所有试验的压缩机都超过
了予期的换油时间。回转叶片式压缩机换油期由原来用矿物油的
500 小时延长到4000 小时以上，其中有几台试验持续了10000 多
小时。回转螺杆式压缩机则由原来的1000 小时延长到8000 小时以
上，而有几台试验长达13000 多小时。同样在往复式压缩机用双酯
油进行试验，提高了气缸和曲轴箱的清洁度，使阀门的清洗周期延
长了七倍。
近年来,国际环保组织已限制使用破坏空间臭养层的氟里昂,汽车
和家用空调压缩机已逐步改用环保型制冷剂,与之相配套的压缩机润
滑油也改用以合成酯和聚醚冷冻机油. 它与环保型制冷剂
HFC134a、R404、R407 等有极好的互溶性和热化学安定性、润滑
性优良，且无毒、可生物降解，对环境无害，属于绿色润滑剂
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合成酯基础油性能及应用
4、航空润滑剂：一般用双酯和多元醇酯，市场驱动力是改善热
稳定性和减少挥发。Ⅰ型油分两类，第一类油100℃粘度3mm2/s，
第二类油100℃粘度7.5mm2/s，它们以双酯为基础油，主要用于涡
轮螺旋浆发动机；Ⅱ型油100℃粘度为5mm2/s.它以多元醇酯作为基
础油，满足随着喷气发动机功率的提高，对油的热稳定性和耐荷重
性相应提高的要求，主要用在舰载机和民航机，目前这类油的使用
量最大，达90%以上。
5、难燃液压油：通常为季戊四醇油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯
等。由于多元醇酯闪点高,阻燃性好,粘度指数高,使用温度范围宽,润
