7.8.2 润滑油的使用性能与化学组成的关系
为生产出合格的润滑油,必须研究组成润滑油原料的各种烃类对润滑油使用性能的影响,以便在加工过程中保留和添加有利的组分,除去或改变不利的组分。
7.8.2.1 粘度与粘温性能
润滑油的粘度与其沸点、平均分子量、比重及化学组成有直接关系。由同一原油蒸馏所得的润滑油馏分中,粘度随馏分沸点范围的升高而增大。由于不同地区原油的润滑油馏分的化学组成不同,所以同一沸点范围的各地润滑油馏分的粘度也不相同。同一馏分中烷烃的粘度最低,异构烷烃的粘度比正构烷烃略高。润滑油粘度的主要载体是环状烃类,即环烷烃、芳香烃和环烷-芳香烃。
润滑油的粘度随温度升高而降低。粘度随温度变化的特性叫粘温特性或粘温性能。润滑油的粘度随温度变化越小,粘温特性越好。粘温特性好的润滑油在低温下粘度不大,发动机容易起动,在高温时也有足够的粘度保证润滑和密封。粘温特性是润滑油最重要的质量指标,优质润滑油的粘温物性必须良好。
粘度指数是国际上通用的表示粘温特性的指标,它是指润滑油的粘度随温度变化程度与标准油粘度随温度变化程度比较的相对数值。粘度指数越大,其粘温性能越好。油品的粘温特性与烃类分子大小和结构有关。烃类在碳原子数相同时,正构烷烃粘度指数最大,其次为异构烷烃,再次为环烷烃,芳香烃最小。
综上所述,要得到高粘度指数的润滑油,必须尽可能除去胶质、沥青质等非烃化合物以及多环短侧链的环状烃。烷烃（尤其是正构烷烃)虽然粘度指数高,但粘度小,凝点高,低温流动性差,也应除去。
7.8.2.2 低温流动性
油品中某些烃类在低温时能形成固体结晶,晶体靠分子引力连接起来,形成结晶网将油品包住,使油品流动性变差甚至凝固,这种现象称为结构凝固。润滑油中高粘度烃类和胶状物质在低温时粘度变得更大,当温度降到一定程度时油品就会丧失流动性,这种现象称为粘温凝固。粘温凝固主要是油中的胶质及多环短侧链的环状烃的粘度大、粘温特性很差引起的;结构凝固则因油品含高凝点正构烷烃（C16以上)、异构烷烃及长烷基链的环状烃,即固体蜡所致。
由此可知,为改善润滑油的低温流动性,应将影响其粘温特性的多环短侧链环状烃、胶状物质及固体烃除去。丙烷脱沥青和溶剂精制工序可除去环状烃及胶状物,除固体蜡则由专门的脱蜡过程来完成。脱除上述组分后,润滑油的凝点明显降低。
7.8.2.3 抗氧化安定性
润滑油在贮存与使用时,不可避免要与空气中的氧接触。润滑油与氧发生化学反应称润滑油的氧化。在一定条件下,润滑油本身所具有的耐氧化能力,称为抗氧化安定性。
润滑油氧化后,可以使润滑油的使用性能变坏。如润滑油氧化时间较长,油品的润滑性能破坏严重,就必须另换新油。润滑油的使用期限、润滑效果与其抗氧化安定性密切相关。
当润滑油的几种主要组分单独存在时,芳香烃最不易氧化,环烷烃次之,烷烃的抗氧化性最弱。润滑油是多种烃类的混合物,氧化时互相影响和干扰,与它们分别单独存在时有显著区别。例如无侧链芳烃比环烷烃氧化激烈得多,当它们共同存在时就能阻止环烷烃氧化。芳香烃环数增加,其抗氧化性能增强。而芳香烃侧链增长,其抗氧化能力减弱。
在抗氧化安定性方面,胶质与芳香烃作用类似,具有一定抗氧化能力,但胶质含量不能多,否则反而影响油品的粘温特性和抗氧化性。
从上述润滑油的使用性能与化学组成的关系可以看出,要得到品质好的润滑油,必须在加工时将大部分胶质、沥青质、多环短侧链的环状烃（包括环烷烃、芳香烃、环烷-芳香烃)以及含硫、氮、氧化合物除去,这些物质统称为润滑油的不理想组分;保留含有少环长侧链及少环多侧链的烃类,这些物质统称为润滑油的理想组分。