微分脉冲伏安法在车用润滑油中抗氧剂检测的研究
​田树彬 张慧帆 郝轩翌
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​田树彬 张慧帆 郝轩翌,. 微分脉冲伏安法在车用润滑油中抗氧剂检测的研究[J]. 国际科技论坛,20242. DOI:10.12721/ccn.2024.157313.
摘要: 本研究旨在探讨微分脉冲伏安法在车用润滑油中抗氧剂检测方面的应用。通过实验研究,验证了微分脉冲伏安法作为一种快速、灵敏度高的检测手段,在车用润滑油中抗氧剂的测定中具有较好的可行性和准确性。本研究结果为车用润滑油质量控制与改进提供了可靠的分析方法。
关键词: 微分脉冲伏安法;车用润滑油;抗氧剂检测;质量控制;分析方法
DOI:10.12721/ccn.2024.157313
基金资助:

引言:随着车用润滑油在发动机工作中扮演着越来越重要的角色,润滑油中添加的抗氧剂成为影响其质量与性能的重要因素之一。传统的检测方法存在着操作复杂、耗时长、准确性不高等问题。因此,寻求一种快速、准确、可靠的分析方法显得尤为重要。微分脉冲伏安法作为一种电化学分析方法,具有操作简便、灵敏度高等优点,因此可能成为车用润滑油中抗氧剂检测的有效手段。

一、背景介绍

在汽车行业中,润滑油作为保障发动机顺畅运转和延长零部件寿命的重要组成部分,其质量对车辆性能和可靠性至关重要。车用润滑油主要由基础油和各种添加剂组成,其中抗氧剂作为关键添加剂之一,对润滑油的氧化稳定性和使用寿命起着重要作用。然而,随着汽车技术和工业水平的不断提高,对车用润滑油质量要求也越来越高,尤其是对抗氧剂含量的准确测定需求日益迫切。传统的抗氧剂检测方法存在一定的局限性,例如色谱法、光谱法和化学分析方法,尽管准确,但操作繁琐、费时且需要专业技能,不适用于大规模的快速检测。因此,寻找一种快速、准确、高效的检测方法成为研究和实践的迫切需求。

二、微分脉冲伏安法原理与特点

微分脉冲伏安法(Differential Pulse Voltammetry,DPV)作为一种电化学分析技术,广泛应用于溶液中微量物质的检测与分析。其原理基于电化学过程中电极表面发生的反应,通过在工作电极上施加脉冲电压,测量所产生的电流响应来获得被检测物质的浓度信息。

DPV的操作原理较为简单,首先通过工作电极与参比电极之间形成电压差,在此基础上再施加脉冲电压,电化学反应引起的电流响应被检测并记录下来。随着电压的变化,工作电极表面的电流响应呈现出脉冲式的特征。该脉冲电流的幅度和波形特征可被用来推断被检测物质的浓度。其差分脉冲测量的方法减少了背景电流的影响,提高了检测的灵敏度和精确度。

DPV具有多方面的优点,首先是其操作简便,不需要高端专业技能,仪器设备相对简单,易于掌握和操作。其次,DPV的灵敏度较高,可实现对微量物质的检测和分析,甚至在毫微摩尔水平下进行定量测定。此外,该技术具备较高的选择性,能够在多种物质混合体系中准确测定目标物质,从而提高了检测结果的可信度和精确性。另外,DPV对于电化学反应动力学过程的研究提供了有益信息,能够探究物质在电极表面的反应机理。

三、抗氧剂在车用润滑油中的作用与重要性

(一)氧化防护

抗氧剂在车用润滑油中扮演着至关重要的角色,主要任务是有效防止润滑油在发动机高温高压环境下的氧化反应。润滑油在发动机运转时会暴露在极端的工作条件下,受到氧气和高温的影响,易发生氧化反应,导致润滑油分解、失去润滑性能,并产生酸度和沉淀物。抗氧剂的引入通过抑制或减缓油品的氧化反应过程,有效延长了润滑油的使用寿命。这一保护机制不仅确保了润滑油长期稳定性,还提高了发动机部件的保护性能,降低了机油更换频率,减少了维护成本,并有助于发动机长期稳定运行。

(二)延长油品寿命

在发动机工作的高温高压环境中,润滑油暴露在恶劣条件下,易发生氧化反应。抗氧剂的加入有效减缓了这一氧化过程,延缓了润滑油老化速度,从而大幅延长了其使用寿命。通过减少机油更换的频率,降低了维护成本,同时也保证了发动机在更长时间内的可靠性和稳定性。

(三)提升润滑效能

抗氧剂的添加有助于维持车用润滑油的性能稳定性,确保在高温、高压和恶劣环境下保持良好的润滑效果。通过阻止或减缓润滑油的氧化过程,抗氧剂维护了润滑油的黏度、抗磨性能和清洁性,有效减少了发动机摩擦和磨损,提高了机械部件的使用寿命和运行效率。这种性能维护有助于保证发动机的良好运转,降低了故障和损坏的风险,为车辆提供了可靠的动力源。

四、微分脉冲伏安法在车用润滑油中抗氧剂检测的实验设计与方法

(一)实验设计概述

实验设计在车用润滑油中抗氧剂检测实验中扮演着至关重要的角色,其质量和合理性直接影响着实验结果的准确性、可靠性和可重复性。首先,样品的准备和处理是实验设计的重要一环。在润滑油样品的采集和制备过程中,需要严格控制采样的环境和方法,确保样品的代表性和一致性。实验条件的设定也是实验设计中的关键步骤。这包括实验环境的控制、仪器设备的稳定性以及操作人员的技能水平等方面。环境条件的稳定和实验设备的准确性对于保证实验结果的可靠性至关重要。在确定实验条件时,需要详细考虑温度、湿度、气压等因素,并确保这些条件在实验过程中保持稳定。另外,电化学实验参数的选择是影响实验成果的关键因素。例如,在微分脉冲伏安法实验中,脉冲振幅、频率、持续时间等参数的选择需要根据具体情况进行科学合理的确定,以保证实验的灵敏度和准确性。同时,在实验流程安排中,需要详细规划实验步骤和操作流程,确保实验的可重复性,即使在不同时间或由不同操作者执行时也能得到一致的结果。

(二)样品制备与预处理

在润滑油的采集和制备过程中,必须严格控制各项操作,确保样品的完整性、纯度和代表性。采样时,需要严格遵循规范程序,以确保采样的代表性和一致性,避免外部因素对实验结果的潜在影响。同时,样品制备过程中可能存在的杂质、沉淀物等也需要得到妥善处理,以确保实验的可靠性。由于车用润滑油中的抗氧剂通常是微量级别存在,因此可能需要对样品进行适当的稀释,使其浓度适合于仪器测定的范围,以确保检测结果的准确性和可读性。此外,可能存在的沉淀物也需要进行有效的去除,避免干扰实验结果。预处理步骤可能涉及沉淀、过滤、离心等操作,以清除悬浮固体或杂质,提高样品的纯度和稳定性。通过适当的预处理,可以减少外部因素对实验的干扰,确保实验数据的可靠性和可重复性。精准的样品制备和适当的预处理步骤是保证实验结果准确性的重要保障。只有通过严谨细致的样品处理,才能消除外部因素对实验结果的潜在影响,确保得到可信赖的检测数据。

(三)微分脉冲伏安法参数设置与操作步骤

精确设置电化学参数是DPV实验成功的关键。这包括但不限于脉冲振幅、频率、持续时间等参数的选择。这些参数的设置需要根据被测物质的性质、仪器设备的规格和实验目的等多方面考虑。合理的参数设置能够提高实验的灵敏度、稳定性和准确性,确保检测到被测物质的信号,并最大程度降低干扰信号的影响。在实验开始前,需要对电极进行准备和清洗,保证电极表面的纯净度和稳定性,以减少实验干扰。样品的投放和测量过程中需要严格按照预先制定的操作步骤进行,确保实验的可重复性和准确性。此外,数据的采集和处理也需要按照标准程序进行,包括数据采集的时间点、测量的次数、数据的分析方法等,以确保获得可靠的实验结果。

结束语:

微分脉冲伏安法在车用润滑油中抗氧剂检测方面展现出了可喜的应用前景。本研究结果不仅验证了该方法的可行性和准确性,而且为车用润滑油质量控制提供了一种新颖而有效的分析手段。随着技术的进步和研究的深入,微分脉冲伏安法在此领域的进一步应用将更加全面和深入。

参考文献:

[1]向亚玲,程欣,黄倩等.微分脉冲伏安法在车用润滑油中抗氧剂检测的研究[J].润滑油,2022,37(02):32-35+45.

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[3]向亚玲,周胜银,巴鑫等.浅谈车用润滑油使用寿命的抗氧剂含量检测技术研究现状及进展[J].中国标准化,2019(07):157-159.