生物柴油組分的潤滑性能及其在鐵表面吸附行為模擬探究.pdf

1、越來越嚴格的排放法規(guī)要求降低柴油中的硫含量。加氫精制脫硫時柴油中的極性潤滑物質(zhì)很容易被脫除，導(dǎo)致柴油的潤滑性變差。因此尋求合適的添加劑以改善低硫柴油的潤滑性成為必要。生物柴油是飽和/不飽和脂肪酸酯的多元混合物，具有優(yōu)良的潤滑性能。本文為了更好地理解脂肪酸酯作為低硫柴油潤滑添加劑時的工作機理及影響因素，在四球摩擦磨損試驗機上進行了不同酯類化合物的潤滑性能試驗；采用Materials Studio軟件模擬不同酯類在鐵表面的吸附行為，探討脂肪

2、酸甲酯碳鏈長度、碳碳雙鍵個數(shù)和極性羥基對其潤滑性能的影響。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)將肉豆蔻酸甲酯(C14:0)、棕櫚酸甲酯(C16:0)、硬脂酸甲酯(C18:0)、油酸甲酯(C18:1)、亞油酸甲酯(C18:2)、亞麻酸甲酯(C18:3)、蓖麻油酸甲酯(C18:1 OH)、蓖麻油生物柴油和大豆油生物柴油分別按照1.0％、2.0%、3.0%和5.0%的體積分數(shù)添加到低硫柴油中，在四球機上進行摩擦磨損試驗。結(jié)果表明生物

3、柴油和各脂肪酸甲酯均能使試球磨斑直徑減小，且添加比例越大，潤滑效果越明顯。生物柴油對低硫柴油的潤滑改善效果均比脂肪酸甲酯單質(zhì)好。對于飽和脂肪酸甲酯，其潤滑改善效果為 C18:0>C16:0>C14:0，即碳鏈長度越長，其潤滑性能越好。對于C18系列脂肪酸甲酯，潤滑改善效果為C18:1 OH>C18:3>C18:2> C18:1> C18:0，即C=C雙鍵個數(shù)越多，潤滑性能越好，且含羥基-OH的脂肪酸甲酯潤滑性能更優(yōu)。
　　(2)利

4、用Materials Studio軟件模擬C14:0分子體系在不同鐵表面Fe(100)、Fe(110)和 Fe(111)上的吸附行為，依據(jù)單位面積吸附能大小確定Fe(110)表面最有利于脂肪酸甲酯分子吸附。
　　(3)對飽和脂肪酸甲酯C14:0、C16:0和C18:0在Fe(110)表面的吸附行為分別進行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動力學(xué)模擬。蒙特卡洛模擬表明，碳鏈長度的增加可以有效增加單分子在鐵表面的吸附能。分子動力學(xué)

5、模擬表明，各飽和脂肪酸甲酯分子體系與鐵表面的吸附能相近；但隨著碳鏈長度增加，吸附膜內(nèi)聚能中的范德華能量項的增加，吸附膜的穩(wěn)定性和致密性增加，與長碳鏈脂肪酸甲酯更能有效改善低硫柴油潤滑性能的結(jié)論相一致。
　　(4)對不飽和脂肪酸甲酯C18:1、C18:2、C18:3和C18:1 OH在Fe(110)表面的吸附行為分別進行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動力學(xué)模擬。蒙特卡洛模擬表明，C18:1、C18:2和C18:3的單分子吸附