兩種新型環(huán)境友好潤(rùn)滑劑及其潤(rùn)滑性和應(yīng)用性研究.pdf

1、隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，環(huán)境問題越來(lái)越受到人們的重視，發(fā)展環(huán)境友好潤(rùn)滑油對(duì)保護(hù)環(huán)境和生態(tài)具有重要的意義。目前常用的環(huán)境友好潤(rùn)滑油主要是酯類合成油和植物油，植物油是太陽(yáng)能產(chǎn)物，是可再生性資源，但由于植物油分子中含有雙鍵，氧化安定性差，且低溫流動(dòng)性差而限制了其實(shí)際應(yīng)用。本文采用植物油異構(gòu)化原理合成了二聚酸酯，大大改善了低溫流動(dòng)性；采用飽和雙鍵同時(shí)異構(gòu)化的途徑合成了飽和的改性豆油，大大提高了豆油的抗氧性。同時(shí)考察了這兩種合成油的摩擦學(xué)性能、

2、流變學(xué)性能、氧化穩(wěn)定性和生物降解性以及摩擦化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。此外，還對(duì)改性豆油和二聚酸二異辛酯的應(yīng)用前景進(jìn)行了初步探討。 通過優(yōu)化合成條件試驗(yàn)合成了二聚酸系列酯油，它們的粘度指數(shù)較高(Ⅵ135～148)，粘溫性能好；傾點(diǎn)較低(-33～-49℃)，遠(yuǎn)低于植物油的傾點(diǎn)。通過化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)性能影響的考察發(fā)現(xiàn)：隨鏈長(zhǎng)的增加，二聚酸酯的運(yùn)動(dòng)粘度增大，粘度指數(shù)增大，傾點(diǎn)下降，承載能力增強(qiáng)(PB增大)，磨斑直徑變小(抗磨性能增強(qiáng))；鏈長(zhǎng)相同的二聚酸酯

3、隨分子支鏈的增加(異構(gòu)化程度增大)，運(yùn)動(dòng)粘度增大，粘度指數(shù)減小，傾點(diǎn)下降，抗磨性能加強(qiáng)，承載能力增強(qiáng)。合成的二聚酸系列酯中以二聚酸二異辛酯的流變學(xué)性能和摩擦學(xué)性能最好(VGl00＃，Ⅵ141，傾點(diǎn)-49℃，PB值92lN，D30()196N為0.48mm)，其綜合摩擦學(xué)性能優(yōu)于性能較優(yōu)越的季戊四醇酯(VG32＃，Ⅵ140，傾點(diǎn)-35℃，PB值412N，D30()196N為0.69mm)。由二聚酸二異辛酯潤(rùn)滑的鋼球磨斑表面比季戊四醇酯、豆

4、油和32號(hào)礦物油光滑，磨痕淺且尺寸較小，可能由于其分子鏈較長(zhǎng)，吸附膜較厚所致。但二聚酸二異辛酯的雙鍵仍存在，因而其氧化穩(wěn)定性較差，還需進(jìn)一步改進(jìn)。 為了飽和雙鍵提高抗氧性，本工作采用環(huán)氧化豆油和乙酸異構(gòu)化的新工藝進(jìn)行了研究，制得了改性豆油。通過優(yōu)化條件試驗(yàn)得到的改性豆油在40℃和100℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度特別大，分別為1469mm2/s和74.8mm2/s，Ⅵ高達(dá)107，剪切率SSI為4.9％；傾點(diǎn)為-12℃；D30()196N為0.

5、30mm，PB值862N，其摩擦學(xué)性能優(yōu)于豆油。通過對(duì)磨斑形貌進(jìn)行XPS和AES分析發(fā)現(xiàn)：由改性豆油潤(rùn)滑的鋼球磨斑表面光滑，磨痕淺且尺寸較小，優(yōu)于光亮油250BS和豆油。AES分析發(fā)現(xiàn)以改性豆油為潤(rùn)滑劑的摩擦副的基體中氧的含量很高(高達(dá)78.9％)；XPS分析發(fā)現(xiàn)磨斑表面存在高價(jià)鐵的氧化物。利用現(xiàn)代反射紅外光譜分析手段檢測(cè)了改性豆油潤(rùn)滑的鋼球磨斑表面又發(fā)現(xiàn)有摩擦聚合物存在，認(rèn)為這是改性豆油摩擦潤(rùn)滑效果優(yōu)良的原因。 用200℃的P

6、DSC和旋轉(zhuǎn)氧彈法考察了油品的氧化穩(wěn)定性。其中二聚酸二異辛酯由于雙鍵沒有消去氧化穩(wěn)定性仍差，改性豆油稀釋(鄰苯二甲酸二異辛酯)并添加抗氧劑后其氧化穩(wěn)定性大有改善，其200℃的PDSC和旋轉(zhuǎn)氧彈氧化誘導(dǎo)期分別提高到72.6min和1702min，高溫氧化穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于同類油CastrolSW68＃酯型油(分別為30min和416min)，說明環(huán)氧化異構(gòu)酯化法消去雙鍵改善植物油的氧化穩(wěn)定性是有效的。 按DIN51828-1，2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二

7、聚酸二異辛酯、改性豆油、豆油、32號(hào)礦物油和聚醚的生物降解性進(jìn)行了考察。經(jīng)過2l天生物降解試驗(yàn)后，其生物降解率分別為：813％、97％、103％、46％、53％。二聚酸二異辛酯、改性豆油和豆油的生物降解性好，達(dá)到了德國(guó)“藍(lán)色天使”的標(biāo)準(zhǔn)，是可生物降解的潤(rùn)滑油。 對(duì)兩種合成油的應(yīng)用性可行性進(jìn)行了初步探討。鑒于研制的合成油的特性和成本，本工作考慮試制附加值較高的環(huán)?？照{(diào)油(冷凍機(jī)油)較合適，參比油為CastrolSW68＃酯型油和F

8、uchsPAG100＃醚型油。本工作選用二聚酸二異辛酯和癸二酸二異辛酯及改性豆油和癸二酸二異辛酯高低粘度搭配的調(diào)合油A和B。改性豆油與鄰苯二甲酸二異辛酯調(diào)配的中、重質(zhì)跨級(jí)油(68＃-320＃)的磨斑直徑、承載能力和摩擦系數(shù)均優(yōu)于同級(jí)別礦物油的。A油的傾點(diǎn)為-54℃，B油的為-47℃，均低于CatrolSW68＃油。A油和B油的磨斑直徑(D30,294N)分別0.37mm和0.33mm，優(yōu)于CastrolSW68＃(0.39mm)和Fuc

9、hsPAG100＃(0.47mm)；A和B與R134a的相溶性在95％以上，優(yōu)于CastrolSW68＃(65％)和FuchsPAG100＃(85％)；A油、B油、CastrolSW68＃和FuchsPAG100＃的SSI％分別為0、1.4、17.2和18.6，A油無(wú)剪切下降問題，B油略有下降，CastrolSW68＃和FuchsPAG100＃在使用過程中粘度會(huì)明顯下降。B油的PDSC和旋轉(zhuǎn)氧彈氧化誘導(dǎo)期比CastrolSW68＃和Fu