環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的研究與應(yīng)用

邵輝 單正學(xué)（中海油煉油化工科學(xué)研究院，山東 青島 266500）

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境的污染已經(jīng)受到越來(lái)越多人的關(guān)注，因?yàn)榈V務(wù)局潤(rùn)滑劑產(chǎn)品生物降解性比較差，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)下時(shí)代的要求，所以目前各個(gè)國(guó)家都致力于環(huán)境友好型潤(rùn)滑劑的研究。

1 環(huán)境友好潤(rùn)滑油的概念

環(huán)境友好潤(rùn)滑油首先是指潤(rùn)滑的產(chǎn)品在功效上可以達(dá)到原定潤(rùn)滑油的要求與標(biāo)準(zhǔn)，但是同時(shí)也對(duì)資源的節(jié)約意義重大，加上其在生態(tài)中對(duì)環(huán)境沒(méi)有危害或者能夠被生物降解，同時(shí)生態(tài)的毒性比較低。倘若不具備這兩個(gè)條件，則不能夠被列為環(huán)境友好潤(rùn)滑劑當(dāng)中。

潤(rùn)滑油因?yàn)槠湫阅芸梢蕴岣邫C(jī)器的運(yùn)行效率，延長(zhǎng)機(jī)器的壽命，所以在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)都有廣泛的運(yùn)用。隨著礦務(wù)局潤(rùn)滑油在發(fā)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境造成很大污染時(shí)，環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的研究就開(kāi)始作為工作重點(diǎn)。環(huán)境友好的具體要不是產(chǎn)品必須是能夠通過(guò)生物降解的，而且毒性小，對(duì)生態(tài)影響小或無(wú)影響。我國(guó)通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查、以及對(duì)國(guó)外環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的研究，目前對(duì)于環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的也有了非常深入的研究，并且得到了提高其氧化穩(wěn)定性的一系列方法。

而國(guó)外對(duì)于環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的研究比中國(guó)要早，國(guó)外在50多年前就已經(jīng)開(kāi)始大力的推進(jìn)環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的發(fā)展。最初開(kāi)始，因?yàn)榈聡?guó)和瑞士在湖底發(fā)現(xiàn)碳?xì)浠衔锏某恋韺?，這些主要就是因?yàn)楹闲写陌l(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中見(jiàn)到湖底，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的形成碳?xì)浠衔锏某恋韺?，所以就提出了可生物降解?rùn)滑油。從20 世紀(jì)80 年代初，可生物降解潤(rùn)滑劑就已經(jīng)在其他的各個(gè)行業(yè)的得到了應(yīng)用。而且每年都在遞增。但到目前為止，在全球環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的產(chǎn)品都沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2 環(huán)境友好潤(rùn)滑油的研究

2.1 環(huán)境友好潤(rùn)滑油的降解分解

環(huán)境友好潤(rùn)滑脂一般由基礎(chǔ)油稠化劑添加劑來(lái)組成。其降解性主要是由基礎(chǔ)油的降解性來(lái)決定，而稠化劑和添加劑中也會(huì)有降解性。

（1）環(huán)境友好潤(rùn)滑酯的基礎(chǔ)油

環(huán)境友好潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油目前使用大多都是植物油、合成油和植物油合成酯的共同組合。植物油一般是菜籽油合成油就是酯類(lèi)油。類(lèi)型不同的植物油潤(rùn)滑性也會(huì)不同，但是因?yàn)橹参镉偷臒岚搽娦疟鹊V物油要差，所以會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑脂的稠度產(chǎn)生比較大的變化，在低溫情況下容易結(jié)晶，所以能夠使用的溫度范圍比較窄。

酯類(lèi)合成油的優(yōu)點(diǎn)是有優(yōu)良的生物降解性、低揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性以及黏度指數(shù)比較高，是非常適用于潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油

（2）環(huán)境友好潤(rùn)滑脂的稠化劑

再以植物油為基礎(chǔ)的潤(rùn)滑酯當(dāng)中,菜籽油和鈣皂組合較多。因?yàn)楦呔珶挼牟俗延蛠?lái)源比較豐富，在使用鈣皂加入制脂工序中加熱溫度比較低，這樣就可以減少潤(rùn)滑脂的氧化變質(zhì)。而合成酯為基礎(chǔ)油時(shí)考慮到脂的各種不同性能，主要就是通用型的梨復(fù)合型鋰皂和鋰皂，再通過(guò)潤(rùn)滑酯的綜合性能來(lái)考慮合成酯油為基礎(chǔ)油的鋰基脂和復(fù)合鋰基質(zhì)大概就是今后發(fā)展的主要方向。即使是同一類(lèi)型的合成，只做基礎(chǔ)油的環(huán)境友好潤(rùn)滑，假設(shè)其稠化劑不同，生物降解力也會(huì)基本相同。

（3）環(huán)境友好潤(rùn)滑脂的添加劑

有相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)定各種添加劑的生物降解性情況，胺系以及酚系抗氧化劑都具有比較好的生物降解性。所以需要加進(jìn)開(kāi)發(fā)降解性好而言更為適合的潤(rùn)滑脂添加劑。

生物降解潤(rùn)滑劑中是要求添加劑應(yīng)該是要無(wú)毒的，或者至少是不妨礙基礎(chǔ)油的生物降解性。在選擇基礎(chǔ)油以而言相適應(yīng)的添加劑都需要慎重，對(duì)于不同的基礎(chǔ)液來(lái)說(shuō)添加劑的感受性都有所不同。二者的生物降解限制沒(méi)有附加疊合性的，環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的添加劑越來(lái)越受到重視，越來(lái)越多的市場(chǎng)需求供不應(yīng)求，同時(shí)市場(chǎng)也需要根據(jù)潤(rùn)滑的條件不同而開(kāi)發(fā)各種不同的摩擦學(xué)添加劑，比如中國(guó)發(fā)明的雙羊羥基山崳酸抗磨劑類(lèi)聚合物類(lèi)。

2.2 潤(rùn)滑劑的生物降解機(jī)理

潤(rùn)滑劑的生物降解過(guò)程就是潤(rùn)滑劑在通過(guò)溶解、酶解、細(xì)胞吞噬等過(guò)程后能夠被腐蝕或者溶解、被氧化的反應(yīng)。潤(rùn)滑劑的生物降解性就是指潤(rùn)滑劑在生物細(xì)菌類(lèi)作用下分解化合物的情況。一般要產(chǎn)生生物降解就必須具備三個(gè)條件，首先要有大量的細(xì)菌群，其次必須要有充足的氧氣，這樣才能夠發(fā)生氧化反應(yīng)，最后要有合適的環(huán)境溫度，一般都會(huì)是在30度的情況下才有利于細(xì)菌的生存，三個(gè)條件是缺一不可，但是要潤(rùn)滑劑要達(dá)到生物降解，首先也得是潤(rùn)滑劑的材料能夠被生物降解。生物降解過(guò)程也是有三種即酯的水解、芳徑的氧化開(kāi)環(huán)、長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锏难趸?。因?yàn)檫@三種生化降解歷程的活化能不同，所以生物降解性也會(huì)不同。對(duì)于同一類(lèi)型的潤(rùn)滑劑來(lái)說(shuō)，只要結(jié)構(gòu)不同，其在接受水分解、β氧化和芳徑氧化時(shí)的變化情況都會(huì)不同，所以生物降解性也會(huì)有比較大的差異。

3 生物降解性和相關(guān)的生態(tài)毒性試驗(yàn)方法

3.1 生物降解試驗(yàn)法

在生物降解的過(guò)程中會(huì)因?yàn)檠鯕庀亩鴮?duì)物質(zhì)進(jìn)行溶解，同時(shí)生成水和二氧化碳，與此同時(shí)會(huì)有能量釋放或者微生物量的增加。在生物降解試驗(yàn)的方法就是通過(guò)一些數(shù)值的定量來(lái)測(cè)定潤(rùn)滑物質(zhì)在整個(gè)生物降解過(guò)程中產(chǎn)生的現(xiàn)象，并且從中衡量出該物質(zhì)具體的生物降解性。目前試驗(yàn)中應(yīng)用比較多的方法是測(cè)定物質(zhì)分解損失的量與新物質(zhì)產(chǎn)生的量來(lái)進(jìn)行對(duì)比。

（1）CEC L-33T-93試驗(yàn)方法

這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法是歐洲針對(duì)于舷外二沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)油來(lái)制定的，也曾得到歐洲廣泛的承認(rèn)，并且很快的成為潤(rùn)滑油工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)生物降解實(shí)驗(yàn)方法比較難以操作，實(shí)驗(yàn)室之間的操作比較難以再現(xiàn)，互相之間的誤差值能夠達(dá)到20%左右，而且對(duì)于降解產(chǎn)品的解毒性并未能詳細(xì)測(cè)明，也就表明潤(rùn)滑油的化學(xué)物質(zhì)對(duì)于環(huán)境中的物質(zhì)都是有害的。

（2）OECD試驗(yàn)方法

OECE的實(shí)驗(yàn)方法是由由歐洲聯(lián)盟組織和經(jīng)濟(jì)協(xié)作開(kāi)發(fā)組織共同提出的，目前在國(guó)際上應(yīng)用的比較多。具體試驗(yàn)方法有OECD301A，OECE301B直到OECD301F，一共六個(gè)方法，測(cè)試內(nèi)容不同，都能夠試驗(yàn)水溶性比較差的石油產(chǎn)品。

（3）MTTF方法及JIS-K-3363方法

這兩個(gè)都是日本制定的方法，前者是以法律形式規(guī)定的方法，后者則是測(cè)合成洗滌劑的試驗(yàn)方法。

3.2 生態(tài)毒性試驗(yàn)方法

環(huán)境友好潤(rùn)滑劑不僅僅是在生物降解方面要比較好，同時(shí)也是要求。潤(rùn)滑劑以及潤(rùn)滑劑的降解后的物質(zhì)毒性非常，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的累積而導(dǎo)致毒性變大，整體性能良好，才能適應(yīng)時(shí)代需要。一般來(lái)講毒性大小都是以半致死量（LD50）或者半致死濃度（LC50）來(lái)表示，一般情況下這兩種要大于100μg/g或者0.001就可以視為是環(huán)境友好的。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)在環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的研究和開(kāi)發(fā)工作中也在不斷的深入，與此同時(shí)我們還必須要考察基礎(chǔ)油和添加劑對(duì)于環(huán)境的影響，同時(shí)，研究其中的相容性以及他們的摩擦化學(xué)物質(zhì)。并且不斷深入開(kāi)發(fā)新一代環(huán)境友好潤(rùn)滑劑用以滿足時(shí)代發(fā)展的需要，并且通過(guò)化學(xué)方法對(duì)于基礎(chǔ)油中的植物油進(jìn)行抗氧化性方面改進(jìn)，減少植物油的雙鍵含量，增加其抗氧化性。在環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的研究中要建立好知識(shí)庫(kù)，同時(shí)建立專(zhuān)家系統(tǒng)，并且建立相應(yīng)的智能信息預(yù)測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的潤(rùn)滑劑是是一項(xiàng)長(zhǎng)期的持續(xù)發(fā)展的工程。我們要發(fā)揚(yáng)環(huán)境友好潤(rùn)滑劑的優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)缺點(diǎn)，不斷的深入進(jìn)行開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。