新型润滑油添加剂的制备及润滑油性质研究进展

新型润滑油添加剂的制备及润滑油性质研究进展

蒋浩明

身份证号：32022219770529****

引言

润滑剂是机械设备正常运转以及材料制造加工过程中必需的工作介质,随着工业的高速发展,全世界润滑剂消费量逐年攀升。在润滑剂的使用过程中,不可避免地会通过泄漏、溢出或不恰当的排放等多种途径进入环境,严重污染着土壤和水资源,破坏生态环境和生态平衡。传统润滑剂产品由于生物降解性能差,正面临环境要求的严峻挑战,现代润滑技术已从仅关注使用效能向使用效能与生态效能双重性方面发展,开发新的可生物降解的润滑剂成为20世纪80年代以来润滑剂行业的一个重要研究课题。

1概述

随着车辆发动机及传动系统设计的进步和机械设备的发展，对润滑油的性能提出了越来越高的要求，添加剂的最大市场在运输领域，其中包括用于轿车、载货车、公共汽车、铁路机车和船舶的发动机及传动系统。过去10年，润滑油添加剂的重要变化都直接或间接地受新法规的影响，美国环保局采用的毒性和废液处理条例对一些常用有毒添加剂要取缔，促进了一些新的添加剂组分及复合剂的开发，今后10年将要求对金属加工液重新研究配方。从车用润滑油发展的总趋势来看，将向更低粘度、更苛刻的挥发性、更好的燃料经济性方向发展。为了达到延长换油期的要求，预计添加剂的加入量将会超过10%。环境保护、排放法规和节能的要求对添加剂的配方设计产生了影响，如汽油发动机油低磷化、柴油发动机油低灰分化、延长润滑油的使用寿命、生物降解性润滑油对添加剂需求的特点等。国外清净剂、分散剂、粘度指数改进剂、极压抗磨剂、抗氧剂、摩擦改进剂、降凝剂、复合剂等的品种齐全，其中清净分散剂及粘度指数改进剂是添加剂需求的最大品种，但增长缓慢，而较小品种添加剂，如抗氧剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂等的发展势头强劲，目前的开发动向主要是提高单剂性能并开发某些新品种，发展多功能添加剂和复合剂，以及改进配方并提高使用经济性，满足环保和节能的要求。

2改性润滑油添加剂

2.1硫化物改性剂

研究MoS2纳米颗粒作为添加剂的润滑油的摩擦性能。研究结果表明，油酸表面活性剂添加量为2%和30min超声波分散时间能够显著提高MoS2纳米颗粒在润滑油中的分散性。该润滑油具有良好的减摩、抗磨性能。尤其是MoS2纳米颗粒的添加量为0．01%时，润滑油的抗磨和高负荷减磨性能最佳。考察了MoS2纳米颗粒作为添加剂的润滑油的摩擦以及传热性能。在基础油中，将片状MoS2纳米颗粒分散，并加入适量的吐温80制得了稳定的MoS2润滑油悬浮液。研究结果表明，加入适量添加剂的润滑油与未添加的相比，黏度变化不大。然而，导热系数提高显著。该润滑油是一种优异的传热流体。摩擦实验条件不同，加入添加剂的润滑油比未添加的基础润滑油表现出较低的摩擦因子。在室温条件下利用摩擦磨损机，考察了ZnS纳米颗粒作为添加剂的润滑油的摩擦性能。研究了ZnS的添加量、载荷等因素对摩擦因子的影响。研究表明，添加剂ZnS纳米颗粒显示出优异的减摩以及抗磨性能。在摩擦过程中，沉积膜起到了较好的作用，可以作为润滑油减摩剂。

2.2氧化物改性剂

采用Fe3O4片状纳米颗粒作为润滑油添加剂，考察了其摩擦化学性质和对摩擦化学的影响。研究表明，Fe3O4片状纳米颗粒与摩擦前相比，化学反应使纳米颗粒的晶粒尺寸、氧化转变温度、相组成和晶面间距等有所改变。Fe3O4片状纳米颗粒在高速摩擦过程中产生化学效应，诱发片状颗粒发生化学反应，最终在接触表面形成多层含Fe相，发挥稳定的自修复作用。程鹏等利用油酸对TiO2纳米颗粒进行表面修饰。该颗粒可以稳定分散在基础油中。研究结果表明，改性后的TiO2纳米颗粒具有良好的润滑油分散稳定性以及优异的减摩、抗磨和自修复性能。

2.3其他改性剂

采用LaCl3、NH4F和表面修饰剂硅烷偶联剂为原料制得了LaF3胶体。LaF3胶体通过相转移进入到油酸甲酯中，从而得到40nm的LaF3添加剂。考察了在100N基础油中LaF3的高温稳定性、分散性和摩擦性能。磨损表面形貌研究表明，在100N基础油中LaF3添加剂具有良好的分散稳定性、极压抗磨及减摩性能。因为在磨损表面生成含F和La的保护膜，磨损表面的磨痕明显减少。将铜纳米颗粒作为添加剂，利用二烷基二硫代磷酸对其进行原位修饰。考察了作为基础油添加剂的减摩、抗磨及自修复性能。结果表明，其改性的润滑油的减摩、抗磨和自修复性能良好。在300N的负载下，添加4%的铜纳米颗粒时修复效果最佳，磨斑直径和摩擦因数呈现明显下降的趋势。铜颗粒在摩擦过程中在接触表面形成薄膜。该薄膜与修饰层发生化学反应，从而表现出自修复性能。

3展望

极压抗磨剂随着现代工业的飞速发展，加速了能源的过快消耗，在人们寻找新的能源的同时，对节能降耗技术进行了深入的研究。据估计，1/3-1/2的能源消耗在零件磨擦上80%的损坏零件是由磨损报废的。在机械零件的失效中，磨损失效占60%。性能优良的润滑油可以使机械得到充分的润滑,减少摩擦和磨损，从而提高机械效率，减少能源消耗，延长机械寿命。开发和研制新型的极压抗磨添加剂，以此来调合润滑油品，降低摩擦，减少磨损，防止烧结,是一项有效的节能技术，对国民经济具有重要意义。金属减活剂含硫添加剂由于具有优良的极压抗磨性、热氧化安定性，在润滑油中得到了广泛的应用。但是含硫添加剂在使用过程中产生的活性硫会对金属表面产生腐蚀，影响润滑油的使用性能，一般通过在润滑油中加入金属减活剂来抑制活性硫对金属表面的腐蚀。金属减活剂按其结构可分为苯三唑型和噻二唑型两大类。金属减活剂的引入可以有效地防止含硫添加剂对金属表面的腐蚀，但由于金属减活剂与含硫添加剂竞争金属表面，从而降低了含硫添加剂的极压抗磨性能，特别是在高温、高压、长周期操作条件下，会造成金属表面的过度磨损，不利于金属表面的润滑。

结语

目前，改性润滑油及其添加剂的种类和应用领域的研究较多。但是，在实际的应用过程中还有一些不尽如人意的地方，急需改进。大部分研究多集中于单一添加剂的研究和应用，改善的也是润滑油单一的性能，对复合型润滑油添加剂的合成与性能研究鲜有报道;发展简单、环境友好、放量的制备方法的润滑油添加剂，势在必行。相信在不久的将来，随着实际应用问题的不断解决，改性润滑油的性能会更加优异，进而更好的服务于工业生产和人们的生活。

参考文献

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