机械工程材料绿色润滑剂的生物降解性及特点叶斌，陶德华上海大学机械电子工程与自动化学院，上海200072中存在的主要问。并对未来的发展趋势进亍了预测1引巨随着经济的发展，环境保护己成为全世界的共识。矿物基润滑剂产品由于生物降解性能差，正面临着环境要求的严峻挑战。发展绿色润滑剂成为上个世纪90年代以来润滑剂领域新的发展课。

　　绿色润滑剂是指润滑剂必须满足对象的工况要求；润滑剂及其耗损产物对生态环境不造成危害，或在淀程投上为环境所矜许。绿也润泔剂又称为环境友好润滑剂主耍乜括合成酯和天然植物汕，其研究开发的目的是满足可持续发展的要求，不仅具有普通矿物基润滑剂的性能，而且具有易生物降解性和无生物毒性或对环境毒性最小1.现代润滑剂大都由86以上的基础油，再加上各种添加剂组成。随着对环保的重视和对植物油改性的开发，世界上各大石油公司都己经着手研制开发环境友好型绿色润滑剂以取代传统的矿物基润滑剂2.绿色润滑剂在世界范围内的需求量呈逐年上升趋势。我国矿物基润滑剂引起的环境污染同样严重，己引起有关部门和专家的重视，对绿色润滑剂的研究和开发己迫在眉睫3.基础油无疑是润滑剂影响环境或生态的决定性因素，本工作主要探讨绿色润滑剂基础油的生物降解性和摩擦润滑化学特性。

　　2润滑剂的生物降解机理润滑剂的生物降解率是指该润滑剂能被自然界存的微生物消化代谢分解为试化碳水或组织中间体的能力，并以定条件下定时间内润滑剂被微生物降解百分率来衡量。润滑剂的生物降解性即润滑剂受生物作用分解化合物的能力。润滑剂在卞物降解过。总要伴随些现象产生，如物质的损失氧化碳和水的形成氧气的耗用热量发生和微生物的增加等。润滑剂发生生物降解有个必要条件其要有大量的细菌群；其要有充足的氧气；其要有合适的环境温度。

　　不同类型的润滑剂有着不同的生物降解过程，目前公认的生物降解过程有种，即酯的水解长链碳，化合物的氧化和芳奸的氧化环，种生化降解历程的活化能不同，因此不同类型润滑剂的生物降解性也不另外。对同1类型的润滑剂来说，于其结构不同，经受水解氧化和芳烃氧化时的难易程度也不同，因此生物降解性也有很大差异。

　　2.1合成酯类酯类化合物在微生物的作用下，首先水解成有机酸和醇在酶的作用下，通过脂肪酸循环，进步裂解生成醋酸，再通过柠檬酸循环降解成，2和导师陶德华教授20.1为绿色润滑剂合成酯的生物降解性，可合成酯生物降解性与化学结构的关系。

　　80门门厂1门厂1厂1门口合成酷的类型1.己酸乙酯2.己酸丁酯3.己酸辛酯，己酸癸酯5.己酸异癸酯6.羟甲基丙烷己酸酯7.季戊醇己酸酯8.羟甲基丙烷油酸酯9.季戊醇辛酸酯10.季戊醇异辛酸酯i兀酸酯类合成润滑剂是应用较为广泛的合成润滑剂之。元酸酯能按酯的水解烃的多氧化机理进行生物降解。元酸酯显了较好的生物降解能九但随着酯基的碳数增加。酷的4物降解能力降低。这是由于碳链越长，在微生物作用下被完全降解所需的，间越长，因而生物降解能力F降，这我国特有的高芥菜籽油从更好的生物降觯性能。由于天然植物油中的甘油酯基易水解，酯基链中的+饱和双键易受微生物攻击发斗氧化。因此使它具，较强的生物降解能力。天然植物油中的油酸含，越高，其生物降解能力越强，蓖麻油由有大量1勺85王右不饱和的蓖麻汕酸。菜籽油含有大量的汴酸和油酸，所以它们的生物降觯性特别高。，1.蓖麻油2.大豆油3.棉籽油4.花生油3合成酯基础油的摩擦学特点1451合成酷作为高性能润滑剂的根础油在航空领域早己以到广泛的应出。近年来也波应用于特种内燃需要试验验证新戊基多元醇酯具有优异的热氧化稳定性和良好的绽合性能，它们是应用较广的类合成润滑剂，季戊醇酯和轻甲基丙烧醋与己酸醋样，具有好的物降解能力山于相同的原因生物降解能力在它们之间亦均随着酯基碳数的增加而降，试验及资料显平戊叫醇辛酸酯与季戍醇异辛酸酯相比，在相同碳数的情况下，异构酯的生物降解能力比直链酯的差，这是1于直链的结构造成微生物较易接近它的碳核发生氧化降解作用，因而勹异构体相比其生物降解性能较好，2.2天然植物油类优异的润滑性使天然植物油至今仍是金属加工油剂的重要组分之。它们属甘油酯类物质。典喂的脂肪酸含个双键的汕酸，7330含2个双键的亚油酸心7出山00含3个双键的亚麻酸1721001和不含不饱和双键的硬脂酸化17出5000.脂肪酸链的类型和含量不同，决定了植物油的种类，并对油脂的各种性能有较大的影响，机润滑油以弥补矿物油在某些忭能上的缺陷。合成酯，以下润滑化学特忭酯类油与矿物汕相比，具有较宽的液体范围。较高的粘度指数。优以的粘温性能与低温性能。，酯类油的物理化学怍质勹其结构组成有密切又系。

　　其粘度与粘度指数主要取决于分子形态。酯类油的链长增加。粘度和粘度指数增大。倾点升高；加入侧链。粘度增品。倾点下降。粘度指数也有提高；侧链的位置离酯基越远。对粘度指数和粘度影响越小。双酷的粘度较小。但粘度指数较高。般都超过120.高的可达180.双酯的倾点般都低于60而闪点则通常超过200.这是，粘度矿物油很难达到的，多元醇酯的粘度较双酷大，粘度指数低于双酯，但高于同粘度的矿物油，倾点也远低于矿物油。

　　复酯的粘度高，但倾点低，粘度指数高，般用作调合组分，提尚油品的粘度。

　　酯类油的热安定性好。矿物油的热分解温度般在260340之间，双酯的热分解温度比同粘度的矿物油要高。多元醉，的热分解温度都在3以，酯类油的热安定性勹酯的结构有较大关系，酯的结构不同，在高温下热分解机理不同。

　　合成酯类几有较好的生物降解能力。合成酯的生物降解性与其化学结构有很大关系，通常，支链和芳环的引入会降低合成酯的生物降解性，所以用作绿色润滑剂的合成酯般是双酯和多元醇酯。

　　新戊基多元醇酯分子量大，挥发性低热稳定性高，能够满足比较苛刻的工况要求酯类油的分子结构中含有较高活性的酯基基团，易于吸附在金属面形成牢固的润滑剂膜具有较好的摩擦润滑特性。

　　合成酯突出的是具育较好的热稳定性低温性能生物降解性低毒性，但是价格相对较高4植物油的主要特点天然植物油与合成酯相比，成本较低来源丰富，是可再生性资源。其主要成分是脂肪酸甘油酯。不同的植物油，其各项理化指标如碘值凝固点氧化稳定性等亦有所不同，这主要是由于其中的脂肪酡成分不同所致+饱和酸合试越高，其低温流动性越好，但氧化稳定性越差。，般在植物汕分中射大量的单个双键，使植物氧化机理小要油酸或亚麻油酸组分，在氧化初期就被迅速氧化，同，对以巧的闱化反应起到引发作斤以氧化性更天然植物油，由于拥有最好的生物降解性，己引起广泛关注。目前，动植物油的改性研究是生物降解润滑剂的主收趋势。

　　球机的摩擦试验中，抗磨性能以磨斑直径贾50.数值越小，明植物油的抗磨性越好。指标则明润滑剂的抗极压性或承载能力，数值越大，明抗极压性越好。植物油的物理化学性能及润滑性能1可天然植物油作为基础油，其优点有无毒，具有极好的生物降解性可再生性良好的润滑性能值和抗磨性及高的粘度指数低挥发性，处理过程需要的能量少，向环境下缺点价格较高，氧化稳定性差，低温流动性差，水解稳定性差，起泡多，过滤性差。另外大部分植物油落在很窄的运动粘度范围内150.，03246，而很多应用需要更高的粘度，这个问以前常通过，稠剂来解决，但这样会有剪切稳定性差和非牛顿流体的问发生。

　　植物油的发展方向应该通过精制及化学改质来提高其质量，如菜籽油甘油脂可连续改进成菜籽油油酸甘油酯羟甲基丙烷油酸酉轻甲基丙烷硬脂酸酯。通过对菜籽油的改进，性能人大提，但成木也增加其它的植物油也可以通过酯交换硫化加氢改善其双键产生的氧化性，避免润滑剂汕质劣化1 5结语国内在绿色润滑剂方面的研宄还没有系统化，有必要立即开展下面几项工作。

　　通过化学改性提植物油的氧化稳定性。

　　制造适用于绿色润滑剂的抗氧剂。

　　绿色润滑剂的摩擦化学机理研究。

　　提出适厂绿色润滑剂添加剂的分子设计观点。

　　开发新代环境友好润滑剂。

　　建立环境友好润滑剂的数据库专家系统及其摩擦化学性质智能预测系统。

　　植物油名称含油量，粘度指数油酸，ㄇ亚油酸，亚麻酸，棉籽油痕量玉米油橄榄油蓖麻油痕量菜籽油豆油葵花油注1磨斑直径为在29姐6，下测得；值和磨斑直径成犯为本试验室数据。下转第龙页h尸=2000队对偶45钢面比，1复合材料面在磨损过程中，有少量的物质在摩擦过程中被拉出，产生了轻微的粘着磨损和疲劳转移，同时，润滑填充物的加入分散承担了1所受的外加载荷，从而降低了磨损率巾3叫。随着灸荷从75，大到200时，复合材料面主要受对偶钢环的微切削和微犁沟作用，产生大片磨屑剥落并使得对偶面上附着层较厚的转移膜，此时磨屑的转移成为磨损过程中的有效润滑剂，减小了摩擦系数和摩损率。但在尸=2 00条件下，1；复合材料面已沿泔动向。产生厂道道较深的犁沟，汴1.大4很小，从而证明，我们研制的，1复合材料能在高负仙条件1应用。

　　4结论所制得的，背衬型自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率在负荷从1502000范围内，随负荷的，大，先，大后减小，员荷户=2 000时，仍较小。

　　30润滑填充物的加人使复合材料在摩擦过程中产生了轻微的粘着磨损和疲劳转移。同时，分散承担1所受的外加我荷所研制的，背衬型自润滑复合材料适用于=0.42.尸=2000的高负荷条件使用。

　　王分。聚合物基纳1合材料的7，学性能1宄1.兰州中国科学院兰州化学物理研宄所，1998.