科普 | 植物油基润滑油基础油及添加剂的合成研究进展

　　Hamid等使用棕榈油基甲酯和三羟甲基丙烷在NaOCH3的催化下，进行酯交换反应制备棕榈油基多元醇酯。实验表明制备棕榈油基多元醇酯与棕榈油基甲酯相比具有更好化学稳定性，更加适合作为绿色润滑油基础油。

　　Panchal等利用己醇与卡兰贾油基甲酯等比例反应，使用NaOCH3催化并真空加热所示，结果表明，经过酯交换卡兰贾油基已酯的耐磨性能更优。

　　3、添加剂改性

　　添加剂从功能上主要分为两大类:一种是为了改善润滑剂的物理性能，如降凝剂、黏度指数改进剂等，其主要作用是对润滑剂分子变形、吸附或增溶;另一种是为了改善润滑剂的化学性质，如抗氧剂和极压抗磨剂等，它们能够使润滑剂发生化学反应，从而改变润滑剂的化学性质。通过添加抗氧剂、降凝剂、抗磨剂等，在一定程度上可以改善植物油作为润滑油基础油使用时易被氧化、低温流动性差、强度低等缺陷。

　　范成凯设计、合成了9种含硫、氮元素的硼酸酯类添加剂加入到菜籽油中，均改善了菜籽油抗磨减摩性能，随着硼酸酯类添加剂的烷基链增长，减摩性能减弱，极压性能降低。黄伊辉等合成了2-乙羟基-吗啡啉二硫代氨基甲酸酯(HMCT)和2-乙羟基-二正丁胺基二硫代氨基甲酸酯(HDCT)，作为抗磨剂加入到菜籽油中，结果表明，菜籽油对这两种物质具有良好的感受性，显著提高了菜籽油的最大无卡咬负荷，可有效提高菜籽油的摩擦学性能。朱立业等合成了一种含酯基的功能化离子液体LF1-4作为添加剂，结果表明，LF1-4作为菜籽油的添加剂有显著的减摩和抗磨效果。

　　熊丽萍等以巯基苯并噻唑以及脂肪醇合成了3-(2-巯基-苯并噻唑基)-2-乙氧基丙醇(TBE)，TBE/磷酸三丁酯(TBP)复配作为添加剂，分别加入以菜籽油和加氢油为润滑油基础油中进行摩擦性能测试，结果表明，该添加剂在菜籽油中的感受效果高于在加氢油中的。

　　何忠义等分别使用磷酸三丁酯(TBP)和3-(2-巯基-苯并噻唑基)-2-乙氧基丙醇(TBE)/TBP复配作为添加剂，以菜籽油作为润滑油基础油进行实验，结果表明有很好的抗磨减摩效果。方建华等以环氧油酸甲酯(EOME)作为添加剂，加入菜籽油中，结果证明，能够改善极压抗磨和减摩性能。刘静等以T321与T109的复配体系作为添加剂，菜籽油作为润滑油基础油进行性能研究，结果表明能够显著提高其抗磨减摩性能，延长其润滑使用寿命，通过硼、氮元素的引入提高了抗磨减摩性能。

　　Wang等采用了改性后的六方氮化硼纳米粒子加入到蓖麻油中进行润滑实验，发现纳米颗粒大于最小油膜厚度，纳米颗粒与摩擦表面直接接触，降低了摩擦系数。Bhaumik等用不同浓度的氧化锌纳米摩擦改进剂，加入到以蓖麻油和矿物油中，发现加入0．1%摩擦改进剂到蓖麻油中的摩擦系数更小，且纳米粒子添加剂在植物油的分散程度越高，对纳米粒子的磨损越小。说明蓖麻油可以作为一种绿色润滑油基础油。

　　三、植物油作为润滑油添加剂

　　润滑油添加剂以相对少的量加入到润滑油基础油中，就能赋予基础油原先并不显示的或某些新的性能。可以通过向植物油分子中引入功能性官能团，或者增加植物油的支化度合成植物油基润滑油添加剂，达到改善润滑油性能的目的。

　　1、引入功能性官能团

　　据文献报道，将蓖麻油酸离子液体作为多功能润滑油添加剂，以6%的浓度加入甘油溶液中，结果表明其耐腐蚀和润滑性能均得到显著提高。在植物油分子中引入功能性官能团在金属表面形成一层保护膜，也能够提高抗磨性能。比如在菜籽油分子中引入羟基，结果表明羟基化改性菜籽油润滑添加剂对钢—镁摩擦副具有优良的极压抗磨和减摩性能。李维民等利用菜籽油分子中的碳碳双键与亚磷酸二正丁酯进行加成反应，制备了植物油基润滑油添加剂，结果表明添加剂具有很好的抗磨减摩性能。张翔等以硼酸、有机醇胺、植物油为原料合成了一种润滑油添加剂，分别加入Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类润滑油基础油中进行实验，表明该添加剂具有很好的抗磨减摩性能，与胺类抗氧剂具有良好的抗氧协同效应，并具有较好的防锈能力。

　　2、增加植物油的支化度

　　从植物油的不饱和双键入手，采用聚合的方法，不但可以增加支化度，还可以提高热稳定性，但是植物油的双键共轭效应很差，电子云分布集中，双键不容易打开，因此聚合活性差。可采用一些化学物理方法增加植物油双键的共轭效应，从而提高植物油的聚合活性。

　　（1)植物油均聚

　　Ghosh等以过氧化苯甲酰为引发剂，采用微波辐射法和加热法两种不同的方法合成了葵花籽油的均聚物，实验结果表明均聚后的葵花籽油可作为一种潜在的生物可降解润滑油的降凝剂和黏度指数改进剂。

　　(2)植物油共聚

　　植物油的不饱和双键使其成为制备各种聚合物的理想单体，大豆油、亚麻籽油等植物油的聚合可以通过自由基和阳离子聚合反应进行，Scheme4是在改性三氟化硼乙醚存在下甘油三酯与苯乙烯和二乙烯基苯阳离子共聚的代表性过程。

　　Delgado等以乙基纤维素、葵花籽油和蓖麻油三元共混体系作为润滑油添加剂，结果表明摩擦系数显著降低。Ghosh等制备了丙烯酸十二酯和1-癸烯与葵花籽油的共聚物，并通过光谱、热重、粘度分析等方法对其进行了表征。性能评价表明，葵花籽油与1-癸烯的共聚物热稳定性优于葵花籽油与丙烯酸十二酯共聚物，且随着共聚物浓度的增加，其热稳定性增加。和葵花籽油与1-癸烯共聚物相比，葵花籽油与丙烯酸十二酯共聚物作为降凝剂和粘度改进剂性能更优。

　　Kar-makar等以偶氮异丁腈为自由基引发剂，合成了大豆油均聚物、大豆油与丙烯酸甲酯、1-癸烯、苯乙烯的共聚物。实验表明，大豆油与1-癸烯和苯乙烯的共聚物能够作为较好的粘度指数改进剂，大豆油与丙烯酸甲酯共聚物具有较好的降凝性能。

　　Ghosh等采用偶氮异丁腈引发剂在甲苯溶剂中进行自由基聚合，分别以1/1/1、2/1/1和3/1/1的比例(w/w)合成了由丙烯酸烷基酯(丙烯酸辛酯/丙烯酸癸酯/丙烯酸十二酯)、葵花籽油和苯乙烯组成的五种三元共聚物。实验表明以2/1/1的比例合成的丙烯酸酯-葵花籽油-苯乙烯三元共聚物的降凝效果、黏度指数改进效果及抗磨性能均较好，且随着聚合物的烷基链长度的增加，黏度指数和耐磨性能也随之增加。

　　四、结论

　　(1)利用基因改性、化学改性和添加剂改性的方法可以弥补植物油自身氧化安定性差等的缺陷，使其作为润滑油基础油使用，其中，化学改性和添加剂改性是目前研究的主要方向。对植物油进行化学改性时，应考虑植物油的结构与性能之间的构效关系，如在植物油脂肪酸碳链上增加支链，可以改善植物油的低温流动性。

　　(2)植物油合成润滑油添加剂的主要研究方向分为两个方面:一是在植物油分子中引入功能性官能团，提高其作为润滑油添加剂的抗磨性、热稳定性等性能;二是采用聚合等方法增加植物油分子的支化度，提高其降凝效果和油品的稳定性。

　　选择润滑油时应改变“先考虑价格，其次是性能，最后是环境”的思维模式，可再生、无毒和可生物降解的植物油替代传统矿物油基的润滑油基础油及其添加剂无疑成为润滑油的发展趋势。