加氢石油树脂（Hydrogenated Petroleum Resin，HPR）作为一类经加氢改性的低分子量聚合物（分子量通常在500~5000Da），具有分子结构稳定、极性可调、与润滑油基础油相容性优异等特性，在润滑油领域可作为高效摩擦改进剂（Friction Modifier，FM）。其核心优势在于通过物理吸附、化学成膜及界面润滑调控，在摩擦副表面构建稳定的润滑保护膜，显著降低摩擦系数、减少磨损，同时提升润滑油的高温稳定性与长效性。本文系统阐述加氢石油树脂的减摩作用机制、性能影响因素、应用效果及优化策略，为润滑油的摩擦性能升级提供技术参考。
一、加氢石油树脂的减摩作用机制
加氢石油树脂通过多重界面作用实现减摩抗磨，核心机制围绕“吸附膜构建”“摩擦化学反应”“润滑状态优化”三个维度展开：
1. 物理吸附与化学成膜协同作用
物理吸附膜形成：加氢石油树脂分子链中含有的脂环族、烷基等疏水基团与润滑油基础油（矿物油、合成油）具有良好相容性，而分子末端或侧链的少量极性基团（如羟基、羧基，源于加氢残留或改性引入）可通过范德华力、氢键吸附于摩擦副金属表面（如钢、铝、铜），形成一层致密的物理吸附膜（厚度约5~20nm）。该膜可隔离摩擦副直接接触，减少干摩擦导致的剧烈磨损，降低摩擦系数。
摩擦化学反应膜强化：在高温（>150℃）、高压（>100MPa）的摩擦条件下，加氢石油树脂分子链可发生轻微降解，释放出活性基团（如烯烃、环烷烃自由基），与金属表面的氧化膜（如Fe₃O₄、Al₂O₃）发生化学反应，形成一层兼具润滑性与耐磨性的化学转化膜（主要成分为金属有机酸盐、碳化物）。化学膜与物理吸附膜协同作用，显著提升润滑膜的承载能力与稳定性，避免极端工况下膜破裂导致的摩擦失效。
2. 界面润滑状态优化
降低界面剪切应力：加氢石油树脂的分子链呈柔性结构，吸附于金属表面后可形成“柔性润滑层”，在摩擦过程中分子链易发生滑动与取向，降低界面剪切阻力，使摩擦系数从基础油的0.15~0.20降至0.08~0.12。
填补摩擦表面微凹：加氢石油树脂的低分子量特性使其易渗透至摩擦副表面的微裂纹、凹坑中，通过物理填充与化学黏结作用修复表面缺陷，减少表面粗糙度（Ra值可降低30%~50%），避免 “微凸体”间的咬合与切削磨损，进一步优化润滑状态。
3. 润滑油流变特性调控
加氢石油树脂可通过分子链缠绕与相互作用，适度提升润滑油的黏度与黏度指数，改善油膜韧性与承载能力。在边界润滑与混合润滑状态下，黏度优化可延长油膜持续时间，减少摩擦副接触频率；同时，其优异的热稳定性可避免高温下润滑油黏度急剧下降，保障宽温度范围（-20~200℃）内的稳定减摩效果。
二、影响加氢石油树脂减摩性能的关键因素
1. 树脂结构特性
加氢程度：加氢度越高（双键饱和度 > 95%），树脂分子结构越稳定，热氧化性与相容性越好，适合高温工况；但过度加氢会减少分子极性基团含量，降低吸附能力，因此需平衡加氢度（建议85%~95%），兼顾稳定性与吸附性，例如，氢化C5石油树脂（加氢度90%）较未加氢树脂的摩擦系数降低25%，且在200℃下热老化100小时后性能衰减率仅8%。
分子量与分布：分子量过小（<500Da）时，吸附膜厚度不足，易脱落；分子量过大（>5000Da）时，树脂在基础油中溶解性下降，易团聚，影响润滑均匀性。适宜分子量范围为1000~3000Da，且分子量分布越窄（PDI<2.0），减摩性能越稳定。
极性基团修饰：通过化学改性（如氧化、接枝）在树脂分子中引入羟基、羧基、胺基等极性基团，可增强与金属表面的吸附作用，提升膜的附着力，例如，羧基化改性的氢化C9石油树脂较未改性产品，摩擦系数进一步降低15%，磨损体积减少20%。
2. 基础油适配性
加氢石油树脂与矿物油（如石蜡基、环烷基）、合成油（如PAO、酯类油）的相容性均较好，但在极性较强的酯类油中分散更均匀，减摩效果更优。基础油黏度越高，树脂分子链运动阻力越大，需适当提高树脂添加量以保障吸附膜形成；反之，低黏度基础油中树脂易扩散，添加量可降低。
3. 添加量优化
加氢石油树脂的减摩性能存在“阈值效应”：添加量过低（<0.5%，质量分数）时，难以形成完整吸附膜，减摩效果有限；添加量过高（>3%）时，树脂易在基础油中团聚，导致润滑油黏度异常升高，甚至引发摩擦副堵塞，反而降低润滑效果。适宜添加量范围为0.8%~2.0%：
0.8%~1.2%：适用于轻度至中度负荷工况（如发动机低速运转、齿轮箱日常工作），摩擦系数稳定在0.10左右；
1.5%~2.0%：适用于重度负荷工况（如发动机高速高负荷、液压系统高压运行），可形成更厚的润滑膜，摩擦系数降至0.08以下。
4. 工况条件影响
温度：在-20~150℃范围内，加氢石油树脂的减摩性能随温度升高逐渐优化，因温度升高促进树脂分子吸附与化学反应；但温度超过200℃时，树脂分子易降解，吸附膜破裂，减摩效果显著下降，需搭配抗氧化剂（如ZDDP、酚类抗氧剂）使用。
负荷与转速：低负荷、高转速工况下，物理吸附膜起主导作用，减摩效果稳定；高负荷、低转速工况下，需依赖化学转化膜承载，此时需确保树脂添加量充足（≥1.5%），且基础油具有一定黏度以避免油膜破裂。
三、加氢石油树脂在润滑油中的应用效果
1. 发动机润滑油
应用场景：适用于汽油发动机、柴油发动机润滑油（API SN、CJ-4级别），添加1.0%~1.5% 氢化C5/C9复合加氢石油树脂，搭配ZDDP、MoDTC等添加剂。
性能效果：与未添加组相比，发动机润滑油的摩擦系数从0.18降至0.09，燃油经济性提升8%~12%；活塞环与气缸壁的磨损量减少40%，发动机积碳生成量降低30%；在-20℃低温启动时，润滑油流动性良好，摩擦阻力降低25%，启动顺畅性显著改善。
2. 齿轮油
应用场景：工业齿轮箱、汽车变速箱齿轮油（GL-4、GL-5级别），添加1.2%~2.0%高加氢度C9石油树脂，复配硫磷型极压剂。
性能效果：齿轮油的边界摩擦系数降至0.07~0.09，齿面磨损体积减少50%以上；在150℃、100MPa高压工况下，润滑膜仍保持完整，无咬合、胶合现象；使用寿命从6000小时延长至10000小时，换油周期延长60%。
3. 液压油
应用场景：工业液压系统、工程机械液压油（ISO VG 32、46级别），添加0.8%~1.2%低分子量氢化C5石油树脂。
性能效果：液压油的摩擦系数从0.16降至0.10，液压泵的容积效率提升5%~8%；在频繁启停工况下，液压系统的能耗降低10%，部件磨损量减少35%；低温（-10℃）下黏度指数提升20%，流动性与润滑稳定性优异。
四、应用中的关键挑战与优化策略
1. 核心挑战
极端工况适应性有限：在超高温（>220℃）、超高压（>200MPa）或强腐蚀（如含硫、含氯环境）工况下，加氢石油树脂的吸附膜易降解、破裂，减摩效果显著下降；
与其他添加剂的协同性不足：部分极压剂（如氯系极压剂）、清净剂（如磺酸盐）可能与加氢石油树脂发生拮抗作用，影响吸附膜形成与稳定性；
低温流动性影响：高添加量（>1.5%）的加氢石油树脂可能轻微降低润滑油的低温流动性（倾点升高3~5℃），影响寒冷地区应用。
2. 优化策略
极端工况强化：采用“加氢石油树脂+纳米粒子”复合体系（如树脂与MoS₂、WS₂纳米粒子按质量比 3:1 复配），纳米粒子可填补树脂膜缺陷，增强润滑膜承载能力；同时添加高温抗氧剂（如二烷基二硫代磷酸锌），抑制树脂分子高温降解。
添加剂协同优化：筛选与加氢石油树脂相容性良好的添加剂，如磷系极压剂、无灰分散剂，避免氯系、硼系添加剂；通过实验确定适宜的复配比例（如树脂：极压剂：分散剂=1.0:0.5:0.3），实现减摩、抗磨、清净功能协同。
低温性能改善：选用低分子量（1000~1500Da）、低软化点（60~80℃）的加氢石油树脂，降低对润滑油低温流动性的影响；或添加少量降凝剂（如聚甲基丙烯酸酯），将倾点控制在-25℃以下，适配寒冷地区应用。
五、未来发展方向
1. 功能化改性树脂研发
开发“高温稳定型”加氢石油树脂，通过接枝芳环、杂环基团增强热稳定性，适配 250℃以上极端高温工况；研发“极性可控型”树脂，通过精准调控极性基团含量，优化不同金属摩擦副（钢-钢、钢-铝、钢-铜）的吸附效果，实现针对性减摩。
2. 智能化润滑体系构建
结合摩擦学传感器与大数据技术，开发“需求响应型”润滑油，将加氢石油树脂与环境响应型材料（如温度敏感聚合物）复合，实现摩擦系数的动态调控；利用分子模拟技术，预测树脂分子与金属表面的吸附行为，精准设计树脂结构与添加量，减少实验成本。
3. 环保型润滑油适配
开发生物可降解加氢石油树脂（如基于可再生原料的氢化萜烯树脂），契合环保型润滑油发展趋势；优化树脂结构，降低重金属添加剂（如ZDDP）的依赖，开发低硫、低磷、低灰分的绿色润滑油配方，满足日益严格的环保法规要求。
4. 跨领域应用拓展
将加氢石油树脂减摩技术拓展至航空航天、新能源汽车等高端领域，如新能源汽车电机减速器润滑油、航空发动机齿轮油，通过精准调控树脂性能，满足高转速、低噪音、长寿命的严苛需求。
加氢石油树脂作为一类性能优异的摩擦改进剂，通过物理吸附与化学成膜协同作用，可显著降低润滑油的摩擦系数、减少磨损，同时提升润滑稳定性与长效性，其减摩性能与树脂结构、基础油适配性、添加量及工况条件密切相关，通过优化树脂结构、复配协同添加剂、调控工艺参数，可实现不同工况下的精准减摩。在发动机润滑油、齿轮油、液压油等领域的应用实践表明，加氢石油树脂可使摩擦系数降低30%~50%，磨损量减少40%以上，同时提升燃油经济性与部件使用寿命。
本文来源：河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/