矿物油是从石油(原油)中通过分馏和精炼等工艺提炼出来的一类碳氢化合物的混合物,它不是单一物质,而是由成千上万种不同结构和大小的分子组成的复杂混合物。
下面我们从几个方面来详细了解其成分:

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核心化学成分:碳和氢
矿物油的根本成分是碳和氢,因此它属于碳氢化合物,也称为烃类,根据分子结构的不同,这些烃类主要分为三大类:
链状烃
这是矿物油中最主要的成分,它们由碳原子连接成直链或带支链的链状结构。
- 石蜡:分子是直链的饱和烷烃,它在常温下通常是固态或半固态(如石蜡、凡士林),石蜡基矿物油具有良好的氧化安定性和低倾点(低温流动性好)。
- 环烷烃:分子中含有一种或多个环状结构,但整个分子链没有芳香环,它是环烷基矿物油的主要成分,具有良好的润滑性和溶解性,但氧化安定性相对较差。
- 异构烷烃:分子是带支链的饱和烷烃,现代加氢裂化技术可以生产出高纯度的异构烷烃,这种油品具有极高的粘度指数、优异的低温性能和低挥发性,性能远超传统矿物油,常用于高端润滑油和化妆品。
环状烃
分子中含有环状结构。
- 芳香烃:分子中含有一个或多个苯环,芳香烃对橡胶有溶胀作用,在某些情况下会影响密封件的性能,在精炼程度较低的矿物油中含量较高,经过深度精炼后,其含量会大大降低,以满足更严格的使用要求。
其他含氧化合物
在原油分馏过程中,不可避免地会含有一些含氧、含硫、含氮的化合物,这些被称为非烃类化合物。

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- 硫、氮、氧化合物:这些物质在矿物油中通常被视为杂质,它们会降低油的氧化安定性,在高温下容易生成积碳、酸性物质,对设备造成腐蚀,高质量的矿物油必须通过深度精炼(如加氢精炼)来最大限度地去除这些杂质。
关键物理化学特性(由成分决定)
矿物油的成分直接决定了它的关键性能指标,这些指标是区分不同等级矿物油的重要依据:
- 粘度:由油分子的大小和结构决定,分子量大、结构复杂的油粘度更高。
- 粘度指数:衡量油品粘度随温度变化程度的指标,VI值越高,表示油品在高温下能保持较好的粘度,在低温下粘度增加得越少,性能更稳定。异构烷烃的VI值就非常高。
- 倾点和凝点:衡量油品低温流动性的指标,倾点越低,说明油品在更低温度下仍能保持流动,适用于寒冷地区。
- 氧化安定性:衡量油品抵抗与空气(氧气)反应的能力,这主要取决于精炼程度,即去除不稳定杂质(如硫、氮化合物)的能力,深度精炼的油品氧化安定性更好,使用寿命更长。
- 饱和烃含量:指饱和的烷烃和环烷烃的总含量,含量越高,通常意味着油品的稳定性、颜色和颜色稳定性越好,这是衡量基础油质量的重要指标之一。
分类与应用
根据精炼程度和主要成分的不同,矿物油(在润滑油领域通常称为“基础油”)有不同的分类,国际上最常用的是美国石油协会的 API 基础油分类法:
| 类别 | 组成特点 | 精炼程度 | 主要应用 |
|---|---|---|---|
| Group I (I类) | 含硫量 > 0.03%,饱和烃含量 < 90% | 传统溶剂精炼 | 通用工业润滑油、普通机油、金属加工液、白油(精炼度较低) |
| Group II (II类) | 含硫量 < 0.03%,饱和烃含量 > 90% | 加氢精炼 | 高性能发动机油、工业齿轮油、液压油,性能优于I类 |
| Group III (III类) | 含硫量 < 0.03%,饱和烃含量 > 90%,VI值 > 120 | 加氢裂化/异构脱蜡 | 全合成机油(严格来说不是化学合成,但性能接近)、高端变速箱油 |
| Group IV (IV类) | 聚α-烯烃 | 化学合成 | 顶级全合成机油、合成润滑脂、冷冻机油 |
| Group V (V类) | 其他所有基础油(如酯类、烷基萘、硅油等) | - | 特种润滑油、刹车油、化妆品、食品级白油 |
矿物油的常见应用领域
由于其成分多样、成本低廉、技术成熟,矿物油的应用极其广泛:
- 润滑油领域:这是最大的应用领域,包括发动机油(汽车、船舶)、齿轮油、液压油、压缩机油、润滑脂等。
- 化妆品和个人护理:高度精炼的化妆品级矿物油(如液体石蜡、凡士林),因其化学惰性、保湿性和成本低廉,被广泛用于面霜、乳液、口红、卸妆油等产品中。
- 医药领域:药用级矿物油(如轻质液体石蜡)用作泻药(润滑性泻药)或药膏的基质。
- 食品工业:食品级矿物油用于食品加工机械的润滑、水果表面涂层(保鲜)以及炊具的脱模。
- 电气绝缘:高度精炼的矿物油(如变压器油)用作电力变压器和开关中的绝缘和冷却介质。
- 其他:用作溶剂、传热介质、蜡烛、皮革处理剂等。
矿物油的成分本质上是从原油中提炼出的、以碳氢化合物为主的复杂混合物,其核心成分是烷烃、环烷烃和芳香烃,以及少量含硫、氮、氧的杂质,通过不同的精炼工艺(如加氢精炼),可以改变这些成分的比例和纯度,从而生产出性能各异、适用于不同场景的矿物油产品。

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