环境友好润滑油的评价方法Word文件下载.docx

1、目前,作为矿物润滑油替代品的环境友好润滑油（Environmentally Friendly）正在被国内外石油公司和科研人员关注。1 环境友好润滑油环境友好润滑油又称绿色润滑油,是指其既能满足机械润滑的需要,又能实现润滑油在自然环境中被微生物降解,而不对环境造成危害。从目前的研究状况来看,环境友好润滑油也必须使用添加剂,即环境友好润滑油也是由基础油和添加剂组成的。1.1 环境友好润滑油的基础油目前,只有聚醚、合成酯和植物油三种物质可作为环境友好润滑油的基础油。聚醚和合成酯由于其自身原因而不能被作为基础油来大规模使用,植物油则可以作为环境友好润滑油基础油的最佳原料。聚醚、合成酯和植物油三种物质的

2、理化性能比较见表1。植物油主要由脂肪酸甘油酯组成,还包含少量的游离脂肪酸和磷脂、蜡质以及微量的甾醇类、生育酚和维生素E等1。不同的植物油在理化性质方面具有较大的差异,主要原因是不同的植物油含有的脂肪酸尤其是不饱和酸的类型和含量的不同。植物油要作为润滑油的基础油来使用必须改善其氧化安定性和低温流动性。通常,研究人员改良植物油的方法主要有以下三种:（1）对植物油进行化学改性,改性方法主要有氢化、脂交换等;（2）通过添加剂如抗氧剂、降凝剂等辅助弥补;（3）通过植物生物工程技术制取高油酸的植物油。通过对植物油的化学改性可以大大改善植物油的热稳定性和氧化稳定性。通过对植物油添加合适的抗氧化剂、降凝剂等添

3、加剂可以改善植物油的低温流动性和氧化安定性。目前,南开大学蓖麻工程科技有限公司蓖麻油作为原料,经催化裂解、分子重组、绿色化学合成、调和等几十道工序,生产合成出了“蓖麻基生物降解通用发动机油”。1.2 环境友好润滑油的添加剂要使植物油的各方面性能够满足实用要求,必须添加各种添加剂来进行复配。环境友好润滑油添加剂的研究起步比较晚,不少相关研究结果尚存争议,已成为各国润滑材料科研工作者的一个热门课题,环境友好润滑油添加剂要在满足使用性能的前提下,其本身必须是低毒的,可生物降解的,并且添加剂的使用量越低越好根据矿物润滑油添加剂复配的经验,选用合适的基础油后必须添加相应的添加剂才可以配制成不同品种和档次

4、的润滑油。在基础油的品质一定的前提下,添加剂的配比和添加剂的质量决定了润滑油的品质和质量。添加剂的配比具有很高的技术,必须经过大量的实验研究。任意两种添加剂的混合有可能起到增效作用,也有可能起到减效作用。相同的添加剂添加的量不同,起到的效果也是截然不同的,必须通过试验寻找最佳的添加量。还有就是添加剂对不同的基础油的感受性不同。所以说添加剂是润滑油的最重要的组成部分。目前环境友好润滑油的添加剂主要有:抗氧化添加剂、抗压抗磨添加剂、降凝剂、新型纳米添加剂等。我国的科研人员也正在研究一些适合植物油的添加剂。孙霞等以N-油酰基谷氨酸为润滑油的表面活性剂添加剂。N-油酰基谷氨酸具有优良的表面张力、润湿性

5、能和渗透性。且N-油酰基谷氨酸可再生,属生物体构成部分,易于生物降解,毒性低4。N-油酰基谷氨酸能够极大地改善润滑油的生物降解性能。但N-油酰基谷氨酸很少被用于润滑油添加剂领域,也没有相关的摩擦数据分析。王芳等将新型抗氧剂迷叠香与传统抗氧剂T501复配,研究了其在菜籽油、季戊四醇酯、PAO4组成的环保基础油的抗氧化性能。结果表明其在基础油中具有良好的抗氧化性5。石琛等以生育酚作为抗氧化剂,也取得了良好的抗氧化效果6。研制适合环境友好润滑油的添加剂必须要进行大量的基础研究和试验,是研制环境友好润滑油的最重要的过程。2 润滑油的生物降解性评价方法润滑油对环境的影响主要体现在润滑油的生物降解性7。润

6、滑油的生物降解性是指其通过细菌或其他微生物的酶系活动被分解的能力。润滑油的生物降解性是评价环境友好润滑油的主要内容之一。按照润滑油降解的产物,生物降解可被分为初步降解和最终降解。初步降解是指有机物被微生物转化成其它物质的过程。与初步降解相比最终降解更为重要,最终降解是指物质最终被降解为二氧化碳和水的过程。2.1 国外评价方法概述目前，国际上还没有一个通用的标准衡量润滑油的生物降解性。常用的润滑油生物降解试验方法主要有：OECD 301系列、ISO方法、CEC L-33-T93、法国标准协会的AFNOR方法、日本工业贸易部的MITI方法、STURM方法等。上述方法的试验目的不同，因而适用对象也不

7、相同。CEC（欧洲协调委员会）方法适用于非水溶性润滑油。有人认为CEC L-33-T93试验是目前唯一被认可的评价非水溶性润滑油生物降解性的试验方法8。CEC L-33-T93试验方法最初被用于评价二冲程舷外机油在水中的生物降解性，该方法现已成为应用范围最广的降解性标准测试方法。该方法可测定残余油的含量，因此具有可同时测定有能量产生、释放CO2和有细菌生长的物质，还可测定生物降解的生化过程等特点9。但该方法不能明确的区别初步降解性和最终降解性，常被用来测定基本生物降解率。OECD 301系列方法主要适用于水溶性润滑油。2.2 国内评价方法概述目前我国也有一些评价润滑油降解性的方法,但这些方法主

8、要是在国外成熟的试验方案的基础上修改完善而制定的。国内的试验方法具有周期短、费用低,更加注重细节的特点。杨礼河参照CEC L-33-A-93试验方法,建立了评价润滑油生物降解性的实验方法。该实验在测试过程中利用四氯化碳（CCl4）作为萃取剂可减少外来碳氢的干扰10,此实验具有很好的重复性,但周期较长。吴新世等在CEC L-33-A-93试验方法和国内常规实验方法的基础上加以改进,建立了蓖麻油基润滑油生物降解的基本分析检测方法11。该实验克服了加入菌液导致C-H组合增加而引起的实验误差的缺点,具有更加简易,精确度更高的优点。王昆等以CO2的生成量作为润滑油的生物降解性的评价指标建立了一套合理、简

9、易快速的润滑油生物降解性测定方法。这种方法的实验周期较短（为8天）。实验结果较为可靠,具有良好的稳定性、区分性和相关性。此实验提出了评价润滑油生物降解性的指标 生物降解性指数BDI（Biodegradabi1ity Index）的概念,其定义为:在试验期内受试物产生的CO2量与参比物（油酸）产生的CO2量的比值。用BDI作为生物降解性评价指标,可以科学合理地反映不同受试物的生物降解性。2.3 土壤试验方法润滑油的生物降解实验大都是在液体环境下进行的,但现实中润滑油污染大部分是在陆地环境中产生的。所以,研究润滑油在土壤环境中的生物降解性能是比较接近现实的。对润滑油在土壤中的生物降解性的研究是近几

10、年才发展起来的一种方法,土壤试验方法13主要是利用自动电解呼吸器进行润滑油降解试验的。土壤试验方法的实验目的是通过测量润滑油在土壤中被微生物降解生成二氧化碳的量来确定润滑油的分解率。这种方法可以观测温度、时间对润滑油生物降解性的影响,还可以观测其他因素对润滑油生物降解性的影响14。我国的研究人员武雅丽运用自己设计的土壤模拟法15预测滑油的最终降解程度。土壤模拟法是在液体环境中进行的,主要是测量本地环境中的微生物对润滑油的降解能力。此方法对降解过程及降解变化曲线并不关心,因此并不能很好的模拟润滑油在土壤中的降解过程。土壤试验方法还不完善,具有许多局限性:一是土壤试验方法不能明确的区别初步降解性和

11、最终降解性。土壤的主要成分与润滑油降解后的主要成分类似。所以实验不能区分土壤的成分和润滑油降解后的成分;二是土壤实验方法虽能够较好的模拟润滑油在现实中的降解过程,但此类方法会受到土质的影响,不同的土质的水分、有机物、无机物的含量和微生物的种类不同会对实验结果产生较大的差异;三是土壤呼吸会对试验结果产生较大的影响。土壤呼吸是指土壤中的植物根系、食碎屑动物、真菌和细菌等进行新陈代谢活动,消耗有机物,产生二氧化碳的过程,所以,土壤呼吸会对以二氧化碳的生成量和氧气的消耗量为研究目标的的降解试验结果产生影响;四是润滑油在土壤中的迁移,润滑油在土壤中可以随着时间和外力作用以及自身的粘度而改变位置,由于不同

12、深度的土质成分有所不同,所以润滑油在土壤中的迁移也会对润滑油的降解产生影响。纵观上述,润滑油生物降解试验方法很多,但或多或少存在一定的局限性。出于润滑油对环境影响的实质考虑,宜在土壤试验的基础上进行改进。通过研究润滑油在土壤中的降解过程,准确反映润滑油的降解特性,也可以准确的了解润滑油对土壤环境的危害。3 结语研究润滑油的生物降解性评价方法是研制环境友好润滑油的重要的内容。制定科学合理的判定标准可以对环境友好润滑油极其添加剂的发展提供科学的指导。目前,我国针对环境友好润滑油添加剂极其配方的研究还比较少,虽然目前已有少量的绿色润滑产品问世,但其应用还不能与矿物润滑油相比。另外,我国对生物降解评价

13、方法的研究比较多,但目前还没有形成一个系统的标准。所以,我国应该出台相应的法律法规强制或提倡使用环境友好润滑油,促进其科学的发展,形成一项系统的工程。参考文献1 G HofmanThe Chemistry and Technology of Edible Oils and FatsMAcademic Press,19892 何忠义,熊丽萍,周响,等绿色润滑油的研究概况J润滑与密封,20083 张强,李文林,廖李,等植物油转化环境友好型润滑油的研究进展J中国油脂,2008,33（9）:36394 孙霞,陈波水,谢学兵,等N-油酰基谷氨酸的合成及其用作润滑油生物降解促进剂的研究J精细石油化工进展,

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