機(jī)械工程材料綠色潤滑劑的生物降解性及特點(diǎn)葉斌，陶德華上海大學(xué)機(jī)械電子工程與自動(dòng)化學(xué)院，上海200072中存在的主要問。并對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)亍了預(yù)測(cè)1引巨隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)己成為全世界的共識(shí)。礦物基潤滑劑產(chǎn)品由于生物降解性能差，正面臨著環(huán)境要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。發(fā)展綠色潤滑劑成為上個(gè)世紀(jì)90年代以來潤滑劑領(lǐng)域新的發(fā)展課。

　　綠色潤滑劑是指潤滑劑必須滿足對(duì)象的工況要求；潤滑劑及其耗損產(chǎn)物對(duì)生態(tài)環(huán)境不造成危害，或在淀程投上為環(huán)境所矜許。綠也潤泔劑又稱為環(huán)境友好潤滑劑主耍乜括合成酯和天然植物汕，其研究開發(fā)的目的是滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，不僅具有普通礦物基潤滑劑的性能，而且具有易生物降解性和無生物毒性或?qū)Νh(huán)境毒性最小1.現(xiàn)代潤滑劑大都由86以上的基礎(chǔ)油，再加上各種添加劑組成。隨著對(duì)環(huán)保的重視和對(duì)植物油改性的開發(fā)，世界上各大石油公司都己經(jīng)著手研制開發(fā)環(huán)境友好型綠色潤滑劑以取代傳統(tǒng)的礦物基潤滑劑2.綠色潤滑劑在世界范圍內(nèi)的需求量呈逐年上升趨勢(shì)。我國礦物基潤滑劑引起的環(huán)境污染同樣嚴(yán)重，己引起有關(guān)部門和專家的重視，對(duì)綠色潤滑劑的研究和開發(fā)己迫在眉睫3.基礎(chǔ)油無疑是潤滑劑影響環(huán)境或生態(tài)的決定性因素，本工作主要探討綠色潤滑劑基礎(chǔ)油的生物降解性和摩擦潤滑化學(xué)特性。

　　2潤滑劑的生物降解機(jī)理潤滑劑的生物降解率是指該潤滑劑能被自然界存的微生物消化代謝分解為試化碳水或組織中間體的能力，并以定條件下定時(shí)間內(nèi)潤滑劑被微生物降解百分率來衡量。潤滑劑的生物降解性即潤滑劑受生物作用分解化合物的能力。潤滑劑在卞物降解過。總要伴隨些現(xiàn)象產(chǎn)生，如物質(zhì)的損失氧化碳和水的形成氧氣的耗用熱量發(fā)生和微生物的增加等。潤滑劑發(fā)生生物降解有個(gè)必要條件其要有大量的細(xì)菌群；其要有充足的氧氣；其要有合適的環(huán)境溫度。

　　不同類型的潤滑劑有著不同的生物降解過程，目前公認(rèn)的生物降解過程有種，即酯的水解長鏈碳，化合物的氧化和芳奸的氧化環(huán)，種生化降解歷程的活化能不同，因此不同類型潤滑劑的生物降解性也不另外。對(duì)同1類型的潤滑劑來說，于其結(jié)構(gòu)不同，經(jīng)受水解氧化和芳烴氧化時(shí)的難易程度也不同，因此生物降解性也有很大差異。

　　2.1合成酯類酯類化合物在微生物的作用下，首先水解成有機(jī)酸和醇在酶的作用下，通過脂肪酸循環(huán)，進(jìn)步裂解生成醋酸，再通過檸檬酸循環(huán)降解成，2和導(dǎo)師陶德華教授20.1為綠色潤滑劑合成酯的生物降解性，可合成酯生物降解性與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

　　80門門廠1門廠1廠1門口合成酷的類型1.己酸乙酯2.己酸丁酯3.己酸辛酯，己酸癸酯5.己酸異癸酯6.羥甲基丙烷己酸酯7.季戊醇己酸酯8.羥甲基丙烷油酸酯9.季戊醇辛酸酯10.季戊醇異辛酸酯i兀酸酯類合成潤滑劑是應(yīng)用較為廣泛的合成潤滑劑之。元酸酯能按酯的水解烴的多氧化機(jī)理進(jìn)行生物降解。元酸酯顯了較好的生物降解能九但隨著酯基的碳數(shù)增加?？岬?物降解能力降低。這是由于碳鏈越長，在微生物作用下被完全降解所需的，間越長，因而生物降解能力F降，這我國特有的高芥菜籽油從更好的生物降觶性能。由于天然植物油中的甘油酯基易水解，酯基鏈中的+飽和雙鍵易受微生物攻擊發(fā)斗氧化。因此使它具，較強(qiáng)的生物降解能力。天然植物油中的油酸含，越高，其生物降解能力越強(qiáng)，蓖麻油由有大量1勺85王右不飽和的蓖麻汕酸。菜籽油含有大量的汴酸和油酸，所以它們的生物降觶性特別高。，1.蓖麻油2.大豆油3.棉籽油4.花生油3合成酯基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)特點(diǎn)1451合成酷作為高性能潤滑劑的根礎(chǔ)油在航空領(lǐng)域早己以到廣泛的應(yīng)出。近年來也波應(yīng)用于特種內(nèi)燃需要試驗(yàn)驗(yàn)證新戊基多元醇酯具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性和良好的綻合性能，它們是應(yīng)用較廣的類合成潤滑劑，季戊醇酯和輕甲基丙燒醋與己酸醋樣，具有好的物降解能力山于相同的原因生物降解能力在它們之間亦均隨著酯基碳數(shù)的增加而降，試驗(yàn)及資料顯平戊叫醇辛酸酯與季戍醇異辛酸酯相比，在相同碳數(shù)的情況下，異構(gòu)酯的生物降解能力比直鏈酯的差，這是1于直鏈的結(jié)構(gòu)造成微生物較易接近它的碳核發(fā)生氧化降解作用，因而勹異構(gòu)體相比其生物降解性能較好，2.2天然植物油類優(yōu)異的潤滑性使天然植物油至今仍是金屬加工油劑的重要組分之。它們屬甘油酯類物質(zhì)。典喂的脂肪酸含個(gè)雙鍵的汕酸，7330含2個(gè)雙鍵的亞油酸心7出山00含3個(gè)雙鍵的亞麻酸1721001和不含不飽和雙鍵的硬脂酸化17出5000.脂肪酸鏈的類型和含量不同，決定了植物油的種類，并對(duì)油脂的各種性能有較大的影響，機(jī)潤滑油以彌補(bǔ)礦物油在某些忭能上的缺陷。合成酯，以下潤滑化學(xué)特忭酯類油與礦物汕相比，具有較寬的液體范圍。較高的粘度指數(shù)。優(yōu)以的粘溫性能與低溫性能。，酯類油的物理化學(xué)怍質(zhì)勹其結(jié)構(gòu)組成有密切又系。

　　其粘度與粘度指數(shù)主要取決于分子形態(tài)。酯類油的鏈長增加。粘度和粘度指數(shù)增大。傾點(diǎn)升高；加入側(cè)鏈。粘度增品。傾點(diǎn)下降。粘度指數(shù)也有提高；側(cè)鏈的位置離酯基越遠(yuǎn)。對(duì)粘度指數(shù)和粘度影響越小。雙酷的粘度較小。但粘度指數(shù)較高。般都超過120.高的可達(dá)180.雙酯的傾點(diǎn)般都低于60而閃點(diǎn)則通常超過200.這是，粘度礦物油很難達(dá)到的，多元醇酯的粘度較雙酷大，粘度指數(shù)低于雙酯，但高于同粘度的礦物油，傾點(diǎn)也遠(yuǎn)低于礦物油。

　　復(fù)酯的粘度高，但傾點(diǎn)低，粘度指數(shù)高，般用作調(diào)合組分，提尚油品的粘度。

　　酯類油的熱安定性好。礦物油的熱分解溫度般在260340之間，雙酯的熱分解溫度比同粘度的礦物油要高。多元醉，的熱分解溫度都在3以，酯類油的熱安定性勹酯的結(jié)構(gòu)有較大關(guān)系，酯的結(jié)構(gòu)不同，在高溫下熱分解機(jī)理不同。

　　合成酯類幾有較好的生物降解能力。合成酯的生物降解性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，通常，支鏈和芳環(huán)的引入會(huì)降低合成酯的生物降解性，所以用作綠色潤滑劑的合成酯般是雙酯和多元醇酯。

　　新戊基多元醇酯分子量大，揮發(fā)性低熱穩(wěn)定性高，能夠滿足比較苛刻的工況要求酯類油的分子結(jié)構(gòu)中含有較高活性的酯基基團(tuán)，易于吸附在金屬面形成牢固的潤滑劑膜具有較好的摩擦潤滑特性。

　　合成酯突出的是具育較好的熱穩(wěn)定性低溫性能生物降解性低毒性，但是價(jià)格相對(duì)較高4植物油的主要特點(diǎn)天然植物油與合成酯相比，成本較低來源豐富，是可再生性資源。其主要成分是脂肪酸甘油酯。不同的植物油，其各項(xiàng)理化指標(biāo)如碘值凝固點(diǎn)氧化穩(wěn)定性等亦有所不同，這主要是由于其中的脂肪酡成分不同所致+飽和酸合試越高，其低溫流動(dòng)性越好，但氧化穩(wěn)定性越差。，般在植物汕分中射大量的單個(gè)雙鍵，使植物氧化機(jī)理小要油酸或亞麻油酸組分，在氧化初期就被迅速氧化，同，對(duì)以巧的闈化反應(yīng)起到引發(fā)作斤以氧化性更天然植物油，由于擁有最好的生物降解性，己引起廣泛關(guān)注。目前，動(dòng)植物油的改性研究是生物降解潤滑劑的主收趨勢(shì)。

　　球機(jī)的摩擦試驗(yàn)中，抗磨性能以磨斑直徑賈50.數(shù)值越小，明植物油的抗磨性越好。指標(biāo)則明潤滑劑的抗極壓性或承載能力，數(shù)值越大，明抗極壓性越好。植物油的物理化學(xué)性能及潤滑性能1可天然植物油作為基礎(chǔ)油，其優(yōu)點(diǎn)有無毒，具有極好的生物降解性可再生性良好的潤滑性能值和抗磨性及高的粘度指數(shù)低揮發(fā)性，處理過程需要的能量少，向環(huán)境下缺點(diǎn)價(jià)格較高，氧化穩(wěn)定性差，低溫流動(dòng)性差，水解穩(wěn)定性差，起泡多，過濾性差。另外大部分植物油落在很窄的運(yùn)動(dòng)粘度范圍內(nèi)150.，03246，而很多應(yīng)用需要更高的粘度，這個(gè)問以前常通過，稠劑來解決，但這樣會(huì)有剪切穩(wěn)定性差和非牛頓流體的問發(fā)生。

　　植物油的發(fā)展方向應(yīng)該通過精制及化學(xué)改質(zhì)來提高其質(zhì)量，如菜籽油甘油脂可連續(xù)改進(jìn)成菜籽油油酸甘油酯羥甲基丙烷油酸酉輕甲基丙烷硬脂酸酯。通過對(duì)菜籽油的改進(jìn)，性能人大提，但成木也增加其它的植物油也可以通過酯交換硫化加氫改善其雙鍵產(chǎn)生的氧化性，避免潤滑劑汕質(zhì)劣化1 5結(jié)語國內(nèi)在綠色潤滑劑方面的研宄還沒有系統(tǒng)化，有必要立即開展下面幾項(xiàng)工作。

　　通過化學(xué)改性提植物油的氧化穩(wěn)定性。

　　制造適用于綠色潤滑劑的抗氧劑。

　　綠色潤滑劑的摩擦化學(xué)機(jī)理研究。

　　提出適廠綠色潤滑劑添加劑的分子設(shè)計(jì)觀點(diǎn)。

　　開發(fā)新代環(huán)境友好潤滑劑。

　　建立環(huán)境友好潤滑劑的數(shù)據(jù)庫專家系統(tǒng)及其摩擦化學(xué)性質(zhì)智能預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

　　植物油名稱含油量，粘度指數(shù)油酸，ㄇ亞油酸，亞麻酸，棉籽油痕量玉米油橄欖油蓖麻油痕量菜籽油豆油葵花油注1磨斑直徑為在29姐6，下測(cè)得；值和磨斑直徑成犯為本試驗(yàn)室數(shù)據(jù)。下轉(zhuǎn)第龍頁h尸=2000隊(duì)對(duì)偶45鋼面比，1復(fù)合材料面在磨損過程中，有少量的物質(zhì)在摩擦過程中被拉出，產(chǎn)生了輕微的粘著磨損和疲勞轉(zhuǎn)移，同時(shí)，潤滑填充物的加入分散承擔(dān)了1所受的外加載荷，從而降低了磨損率巾3叫。隨著灸荷從75，大到200時(shí)，復(fù)合材料面主要受對(duì)偶鋼環(huán)的微切削和微犁溝作用，產(chǎn)生大片磨屑剝落并使得對(duì)偶面上附著層較厚的轉(zhuǎn)移膜，此時(shí)磨屑的轉(zhuǎn)移成為磨損過程中的有效潤滑劑，減小了摩擦系數(shù)和摩損率。但在尸=2 00條件下，1；復(fù)合材料面已沿泔動(dòng)向。產(chǎn)生廠道道較深的犁溝，汴1.大4很小，從而證明，我們研制的，1復(fù)合材料能在高負(fù)仙條件1應(yīng)用。

　　4結(jié)論所制得的，背襯型自潤滑復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率在負(fù)荷從1502000范圍內(nèi)，隨負(fù)荷的，大，先，大后減小，員荷戶=2 000時(shí)，仍較小。

　　30潤滑填充物的加人使復(fù)合材料在摩擦過程中產(chǎn)生了輕微的粘著磨損和疲勞轉(zhuǎn)移。同時(shí)，分散承擔(dān)1所受的外加我荷所研制的，背襯型自潤滑復(fù)合材料適用于=0.42.尸=2000的高負(fù)荷條件使用。

　　王分。聚合物基納1合材料的7，學(xué)性能1宄1.蘭州中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研宄所，1998.