全球润滑油添加剂市场概述
来源：精细与专用化学品
作者：高富赓
润滑油添加剂是决定润滑油性能和使用时间的重要因素，从20世纪30年代至今，润滑油添加剂已开发出众多品种，从而延伸为五大类添加剂，分别是清净剂、分散剂、抗磨剂、抗氧剂和黏度指数改进剂。随着润滑油行业的发展，我国的润滑油添加剂行业应用领域不断拓宽，产品品种有了较大幅度的增加，但在技术水平、产品结构、生产规模和科技人员的素质等方面仍与欧美等发达国家有一定差距，润滑油添加剂产品还需要大量进口。
2013年，全球润滑油添加剂产量和消费量近400万ｔ，其中黏度指数改进剂占全球润滑油添加剂总量的近28％；第二是分散剂，占全球润滑油添加剂总量的27％以上；第三是清净剂，占全球润滑油添加剂总量的19％；抗磨剂和抗氧剂分别占全球润滑油添加剂的10％和8％，其他助剂占比约为8％左右。
北美润滑油添加剂消费量占全球润滑油添加剂总消费量的27％；西欧润滑油添加剂消费量占全球总消费量的14％；我国润滑油添加剂消费量略高于西欧，占比为15％左右；拉丁美洲地区也是润滑油添加剂的主要消费地区，其消费量占比约为11％；其他国家和地区润滑油添加剂消费量占全球总消费量的33％。北美为全球润滑油添加剂最大的消费地区。
伴随我国汽车工业的快速发展，国内润滑油需求量将保持增长的态势，尽管产量不断增加，但目前每年净进口量超过200万ｔ。根据中国石化联合会统计数据和海关数据显示，2013年我国润滑油基础油消费量约为800万ｔ。2009～2013年的年均增长率在4％左右，近年来我国润滑油基础油产量统计见表１。润滑油产销量的增长加大了润滑油添加剂的需求量。
我国润滑油添加剂年消费量超过50万ｔ，但添加比例尚不足8％，与发达国家还有不小的差距。各类添加剂中黏度指数改进剂是产销量最大的品种，其消费量约占润滑油添加剂消费总量的32％左右；分散剂、清净剂消费量也较大，占比分别为28％和23％；抗氧剂、抗磨剂和其他助剂共占不足20％。我国润滑油添加剂行业比较稳定，消费年增长率在3％～5％之间，按照助剂品种消费量的年平均增长率依次排序应为清净剂约5％、分散剂约5％、黏度指数改进剂约5％、抗磨剂4％左右、抗氧剂约4％、其他助剂在2％左右。
１ 清净剂
在润滑油的使用过程中，由于高温等原因，会导致润滑油自身发生氧化降解，产生酸性物质，形成沉积，降低内燃机的使用效率。因此，为了中和这些酸性物质，要在润滑油中加入清净剂。清净剂多为碱性，能够持续地中和润滑油氧化而生成的含氧酸，阻止其进一步氧化缩合；也能够溶解润滑油氧化后产生的胶状物、积炭等不溶物质，并将它们形成稳定的胶体而不易沉积在部件上，起到分散作用；也能够洗涤已沉积在发动机部件上的胶状物、积炭等，起到增溶作用。
清净剂从早期为脂肪酸和环烷酸皂类，经过几十年的发展，至今已经形成了硫化烷基酚盐、烷基水杨酸盐和烷基苯磺酸盐等品种。清净剂最初是以中性盐为主，随着柴油机功率的增大和含硫燃料的增加，各种清净剂开始向碱式盐或高碱性盐方向发展，目前各种清净剂中高碱性的产品用量占大多数。
清净剂很少在油中单独使用，为配置性能较好的油品，大多数由几种添加剂复合使用。一般是清净剂、分散剂和抗氧抗腐蚀剂复合使用，即使是清净剂本身也是几个品种复合使用。
清净剂种类多样，磺酸钙是比较主要的清净剂产品，在北美有接近30％的基础油中使用磺酸钙，磺酸盐类 （包括钙盐、镁盐和钠盐等）约占到北美润滑油清净剂市场的55％，另外的45％分别是35％的烷基酚盐类和10％的其他清净剂。西欧情况与美国接近，磺酸盐类占据了润滑油清净剂的主要市场份额，烷基酚类次之，烷基水杨酸类清净剂只有润英联有一定生产，所占份额很小，而环烷基酸类清净剂不再使用。中国最主要的润滑油清净剂是磺酸盐类，并且国内只生产各类磺酸钙，其中，高碱值磺酸钙所占比重最大。环烷基酸类、水杨酸类和硫化烷基酚类均占有少量市场份额。
2013年全球生产和消费润滑油清净剂超过70万ｔ。北美清净剂消费量占全球清净剂总消费量的26％以上，西欧清净剂消费量占全球清净剂总消费量的11％，我国清净剂消费量占全球清净剂总消费量超过11％，其他国家和地区占全球消费总量的近52％。
从2007年开始，美国的润滑油市场不断萎缩，润滑油添加剂市场同样有所减少，预计未来几年，美国润滑油清净剂的需求量将略有减少；西欧市场略有增长，增长速度在1％～2％之间；我国的润滑油清净剂市场尚不饱和，需求量仍将以4.5％～5.5％的速度增长。
北美和西欧生产润滑油清净剂的生产企业高度集中，路博润、润英联、雪弗龙和雅富顿四大润滑油添加剂公司占据了超过90％的市场份额，其他企业所占份额很小；我国生产润滑油清净剂的企业有10家，主要公司包括上海石化、玉门石化、兰州石化和独山子石化。
２ 分散剂
分散剂与清净剂的主要区别是分散剂中不含金属。而分散剂的主要功能则与清净剂有相似之处，都起到分散作用和增溶作用，但性能要优于清净剂，这是因为分散剂提供的油溶性基团比清净剂大，能有效地屏障积炭和胶状物相互聚集。分散剂能与生成油泥的羰基、羧基、羟基、硝基、硫酸酯等直接作用，溶解这些极性基团，使其以小粒子形式分散在油中，防止堵塞滤网。
按结构不同，分散剂主要分为聚合型和非聚合型两大类。聚合型分散剂常被列入黏度指数改进剂。非聚合型分散剂中使用最为广泛的是聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、苄胺和硫磷化聚异丁烯聚氧乙烯酯。四种分散剂的亲油基全部都是聚异丁烯，因为它油溶性好、价格低廉，可以制得各种相对分子量的聚异丁烯。
全球润滑油分散剂市场情况比较接近，以聚异丁烯丁二酰亚胺和聚异丁烯丁二酸酯为主要消费品种。以北美为例，润滑油分散剂市场中聚异丁烯丁二酰亚胺约占据了80％的份额，聚异丁烯丁二酸酯占有15％的份额，其他分散剂占据了剩余5％的市场。
2013年全球生产和消费润滑油分散剂超过100万ｔ。北美分散剂消费量占全球分散剂总消费量的26％以上，西欧分散剂消费量占全球分散剂总消费量的13％，我国分散剂消费量占全球分散剂总消费量超过15％，其他国家和地区占全球消费总量的近47％。
润滑油分散剂市场与清净剂类似，未来几年，美国润滑油分散剂的需求量将略有减少；西欧增长速度在2％～3％之间；我国的润滑油分散剂的需求量将以4.5％～5.5％的速度增长。
北美和西欧润滑油分散剂的生产情况也与清净剂类似，生产企业高度集中，以四大润滑油添加剂公司为主，其他分别还有美国的多弗尔公司和西欧的ENI、朗盛3家公司生产，但所占市场份额很小；我国生产润滑油分散剂的生产企业有10家，主要企业为上海石化、玉门石化、兰州石化和独山子石化，路博润公司在我国的天津和兰州分别建有生产厂。
３ 极压抗磨剂
极压抗磨剂在金属表面承受高负荷的条件下，可以起到防止金属表面的磨损、擦伤、烧结的作用。极压抗磨剂具有高活性基团，当压力和温度条件苛刻时发生分解，分解的活性物质在摩擦作用下聚合形成较厚的韧性膜，或者与摩擦副表面作用形成改性层，起到减缓磨损的作用。
润滑油抗磨剂，按活性元素可以分为硫类抗磨剂 （包括硫化烯烃SIB和HPSIB、硫化酯和硫化油等）、磷类抗磨剂 （包括磷酸酯、亚磷酸酯、烷基膦酸酯等）、卤类抗磨剂 （包括氯化石蜡、氯代烃、氯代脂肪酸等）、有机金属类 （包括环烷酸铅和二烷基二硫代磷酸盐ZnDTP等）、硼类抗磨剂（包括无机硼酸盐和有机硼酸酯）等。
但随着现代工业的快速发展及人类对自生环境的要求和健康意识的不断提高，这些单活性元素型抗磨剂已经越来越难满足苛刻工况及时代发展对它们的要求。如氯类抗磨剂因其毒性问题已被有的国家如美国和西欧禁用；环烷酸铅也因生态和毒性问题逐渐被淘汰；硫类、磷类抗磨剂会使尾气转化器中的三效催化剂中毒、影响氧气传感器测量准确性及对生态环境的毒性，已被国际规定限量使用，如美国润滑油中ZnDTP的添 加 剂 量 从90年 代 的0.12％降低到0.08％；而硼类抗磨剂也一直存在分散稳定性和水敏感性等问题。在国际规定对硫、磷类传统单元素型抗磨剂限量使用和工况要求日益苛刻的情形下，抗磨剂的多元化和一体化将是必然的发展趋势。
ZnDTP是全球最主要的抗磨剂产品，虽然存在催化剂毒性等问题，但性能优越，除了具有突出的抗磨性外，还兼有抗氧化性、耐腐蚀性、悬浮分散性等功效，在内燃机油、齿轮油等润滑油中得到广泛应用。在北美、西欧和中国市场都占据了主导地位。
2013年全球生产和消费润滑油抗磨剂近40万ｔ。北美抗磨剂消费量占全球抗磨剂总消费量的27％以上，西欧抗磨剂消费量占全球抗磨剂总消费量的14％，我国抗磨剂消费量占全球抗磨剂总消费量达到16％，其他国家和地区占全球消费总量的近43％。
未来几年，美国润滑油市场将有所萎缩，抗磨剂的需求量也将略有减少；西欧增长速度在1％～3％之 间；我 国 的 润 滑 油 抗 磨 剂 的 需 求 量 将 以3.5％～4.5％的速度增长。
北美和西欧润滑油抗磨剂的生产企业分别有13家 和10家，除 四 大 润 滑 油 添 加 剂 公 司 外，BASF、ENI和科聚亚等企业也参与其中；我国生产润滑油抗磨剂的企业有9家。
４ 抗氧剂
氧化是使润滑油变质劣化的主要原因。润滑油会因氧化而缩短使用寿命。润滑油在光、热、过渡金属等作用下，与空气接触，发生链式的氧化反应。链式反应中，生成过氧化氢和游离基。连锁反应的结果是生成了酮、醛、有机酸，最后进行缩合反应，生成了油泥和漆膜，同时也增加了润滑油的黏度。抗氧剂的作用就是减缓润滑油的氧化过程，延长润滑油的工作时间。如在变压器油中加入苯二酚抗氧剂，能将变压器油3个月至1年的寿命延长到15年以上。
抗氧剂的作用机理有两种，一种是捕捉氧化过程中产生的游离基，终止氧化过程；另一作用是使过氧化物分解，得到稳定的化合物。所以，按其作用机理，可将抗氧剂分为游离基捕捉剂和过氧化物分解剂两大类。在常用的抗氧剂中，游离基捕捉剂主要为酚类抗氧剂和胺类抗氧剂；而过氧化物分解型抗氧剂主要为二烷基二硫代磷酸盐类，如二烷基二硫代磷酸锌 （ZnDTP）和二烷基二硫代氨基甲酸盐 （ZnDTC）等；另外，具有抗氧化作用的还有金属减活型抗氧抗腐蚀剂，其代表为T551和T561；能吸收紫外线的芳酮类光稳定剂也有抗氧化作用。
2013年全球生产和消费润滑油抗氧剂超过30万ｔ。北美抗氧剂消费量占全球抗氧剂总消费量的27％以上，西欧抗氧剂消费量占全球抗氧剂总消费量的14％，我国抗氧剂消费量占全球抗氧剂总消费量达到15％，其他国家和地区占全球消费总量的近44％。
预计未来几年，美国润滑油抗氧剂的需求量将略有减少；西欧增长速度将在1％～3％之间；我国的润滑油抗氧剂的需求量增幅也将比较缓慢。
北美和西欧润滑油抗氧剂生产情况与其他几种添加剂不同，路博润、润英联、雪弗龙和雅富顿四大润滑油添加剂公司并未参与抗氧剂的市场，抗氧剂生产主要集中在BASF、科聚亚、雅宝等专业抗氧剂生产企业中。美国和西欧分别有7家和5家抗氧剂生产企业，我国有9家抗氧剂生产企业。
５ 黏度指数改进剂
黏度是润滑油最重要的性能参数。与密度相比，润滑油的黏度随温度、压力等工况参数的变化更为显著。黏度指数改进剂一般是油溶性的高分子聚合物，在润滑油中会溶解形成线团结构，使润滑油增稠。使用黏度指数改进剂的目的在于改善油品的黏温性能，提高油品的黏度指数，此外黏度指数改进剂还具有降低燃油消耗，减少发动机油耗和磨损的作用。
20世纪30年代末，聚甲基丙烯酸酯 （PMA）最先作为黏度指数改进剂应用于航空液压油，以后又开发出聚异丁烯 （PIB），前者具有优异的黏温性能、好的热氧化安定性，但是稠化能力差，用量大；后者剪切稳定性及稠化能力好，价格便宜，但是低温性能差，不能配制中高档多级内燃机油。20世纪60年代末70年代初，开发出两种新型的黏度指数改进剂：乙烯－丙烯共聚物 （OCP）和氢化苯乙烯－双烯共聚物 （HSD）。这两种黏度指数改进剂稠化能力、剪切稳定性及黏温性能均较好，并且价格适中，适于配制大功率高速柴油机油。HSD制备工艺复杂，而且在高温高剪切速率下的黏度较小，而OCP因原料易得、工艺简单、综合性能良好获得了更广泛的应用。
目前，国外最常用的黏度指数改进剂有加氢－苯乙烯－丁二烯聚合物 （HSB）、加氢－苯乙烯－异戊二烯聚合物 （HIS）、加氢异戊二烯 （HI）、聚甲基丙烯酸酯 （PMA）、聚异丁烯 （PIB）、乙烯丙烯共聚物 （OCP）等。我国黏度指数改进剂的主要类型有聚正丁基乙烯基醚、聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯酸酯等。
我国与欧美国家润滑油黏度指数改进剂的消费结构相差很大。北美OCP类黏度指数改进剂成本较低，且增稠效率较好，从而占有了黏度指数改进剂80％的市场，HSD类黏度指数改进剂占总消费量的20％左右。西欧情况与北美相近，OCP类、HSD类以及OCO／PMA掺混类占到黏度指数改进剂消费总量的95％，PMA、PIB等类型占总消费量的5％左右。我国黏度指数改进剂品种以PIB为主，所占市场份额超过80％，OCP和HSD类在近年来有所发展，但所占份额依旧较小。
2013年全球生产和消费润滑油黏度指数改进剂超过100万ｔ。北美黏度指数改进剂消费量占全球黏度指数改进剂总消费量的30％以上，西欧黏度指数改进剂消费量占全球黏度指数改进剂总消费量的5％，我国黏度指数改进剂占全球黏度指数改进剂总消费量达到18％，其他国家和地区占全球消费总量的近47％。
预计未来几年，美国润滑油黏度指数改进剂的需求量将略有减少；西欧增长速度在1％～2％之间；我国的润滑油黏度指数改进剂的需求量将以4.5％～5.5％的速度增长。
北美生产润滑油黏度指数改进剂的生产企业高度集中，除四大润滑油添加剂公司外，另有5家生产企业；西欧润滑油黏度指数改进剂生产企业较多，除路博润和润英联外，还有BASF、赢创德固赛、ENI和朗盛等4家公司；我国生产润滑油黏度指数改进剂的企业有5家，主要包括锦州石化、锦州康泰公司和天合集团等。
６ 结语
我国润滑油添加剂年消费量超过50万ｔ，居全球第二位。但添加比例不足8％，还远落后于北美和西欧地区。尤其在抗氧剂和抗磨剂上，我国的添加比例分别仅为美国的1／3和1／4。清净剂、分散剂和黏度指数改进剂添加比例约为美国添加比例的50％～70％，仍有很大的提升空间。尽管如此，我国仍需要从新加坡和美国等地大量进口润滑油添加剂，进口量占消费量的40％以上。
同时，我国润滑油添加剂与欧美国家的产品结构差异比较大，产品结构比较落后。比如在清净剂中，我国依然使用欧美国家已经淘汰的环烷基酸类产品，磺酸盐类产品虽在我国和欧美国家都是主要清净剂品种，但我国产品结构单一，仅有磺酸钙一种产品，而且几乎占据了所有清净剂产品市场，而欧美国家磺酸盐类产品市场份额不足60％。黏度指数改进剂品种与欧美国家差距更大，市场上占据主导地位的产品是聚异丁烯，是欧美国家20世纪60年代的主要产品，而现在主流的乙烯丙烯共聚物，在我国仅占很小的市场份额。
随着环保要求的日益提高，对环境友好型润滑油添加剂的需求也相应增长，在满足工作性能的同时，也应具可生物降解及环境友好的特点，低磷、低硫、低灰分、生物可降解成为未来润滑油添加剂的一个主要发展方向。我国与欧美国家相比，虽然产品结构比较落后，但产业调整、产品升级换代为我国的润滑油添加剂工业带来了新的契机，发展环境友好型产品，是我国润滑油添加剂工业的发展方向。
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