石油学报（石油加工）T-W3环保型润滑油及其生物毒性的研究居荫诚1，2，解世文张长林2，吕刚1（1.天津大学，天津300072；2.军事交通运输研究所，天津300161）液，以半数有效载荷（ELa）作为润滑油在水中生物毒性的判定指标，对所研制的TC-WG润滑油的生物毒性进行了试验研究。结果表明，当WAF溶液载荷率为10000 mg/l时，以三羟甲基丙烷酯（TMP）为主调制的基础油，其相对发光度为85.5%；以传统矿物油为主调制的基础油，各组分的相对发光度均小于50%，大量添加不利于达到低生物毒性的环保指标。润滑油添加剂成分复杂且毒性较高，其组成及添加比例对润滑油的生物毒性起决定作用，合理选用添加剂及其添加比例是研制环保型润滑油的关键。研究中发现，一般润滑油WAF溶液载荷率与其相对发光度呈负指数关系。通过对润滑油基础油和添加剂的筛选及配比试验，成功地研制出低生物毒性环保型TC-WG润滑油。

　　基金项目：中国石油化工集团公司项目（J100010）资助TC-W3润滑油是二冲程舷外机润滑油。这种二冲程舷外机的润滑方式为混合油润滑，且采用水下排气方式。因此，不可避免地有大量燃烧或未燃烧产物污染大气、土壤和水源，破坏生态环境和生态平衡。微量的矿物油会阻碍植物的生长和毒害水生生物，约0.1Lg/g的矿物油即可使水生壳类生物寿命减少20%.因此，有必要研究润滑油特别是二冲程润滑油的生物毒性。

　　目前我国对各种污水（特别是油污染水体）的水质分析，一般都采用化学法，很少使用生物监测指标。发光细菌法是近来为定量确定急性水生动物毒性而开发的方法，它具有测定速度快、操作方便、节省费用等特点。但该法只适用于水中可溶性化学物质的水质急性毒性监测，而不适用于被油类等不溶于或难溶于水的物质污染的水质的毒性监测。

　　笔者参照美国ASTM标准‘润滑油毒性测试一样品液制备方法“制备样品液，以发光细菌作为受试生物，对TC-W3润滑油的水中急性生物毒性进行了试验研究。

　　1.对每管样品液均配制对应的对照（CK）管溶液（3gNaCl/100ml蒸馏水）。检测时，向装有样品液的比色管中加入微量（10Ll）发光细菌液，15min后，用生物毒性测试仪检测其相对发光度。重复检测3次。1.3试验数据的处理对其进行了生物毒性试验。

　　为相对发光度与K1润滑油的WAF溶液载荷率的关系。经计算机数据处理，其拟合曲线的计算公式为：根据式（2）计算得出K1润滑油的半数有效载荷EL50值为407mg，属中等毒性润滑油。

　　为分析K1润滑油的生物毒性，笔者分别将其组成的基础油和添加剂组分，按载荷率为10000mg/l配制WAF样品液，测定其相对发光度，结果列于表2.从表2可以看出，矿物油的生物毒性较高，而选用的添加剂生物毒性更高（它们的相对发光度均小于50%）。因此，K1润滑油虽然满足TC-W3的润滑性要求，且成本较低，但其生物毒性较大，尚不能达到无毒或微毒的未来环保要求。

　　2环保型TC-W3二冲程润滑油的生物毒性2.2.1基础油组分的筛选要实现TC-W3二冲程润滑油的低生物毒性，就要求基础油的生物毒性低。拟从矿物油、聚异丁烯（PIB）、合成酯（三羟甲基丙烷酯，TMP）和稀释剂中筛选出环保型TC-W3润滑油基础油组分。由于矿物油的生物毒性较高，因此，在基础油的选用上尽量少用或不用。笔者对筛选出来的几种基础油组分进行了生物毒性试验，结果如表3所示。

　　表2K1润滑油基础油组分和添加剂的相对发光度Table2Relativeluminosity由于所选用的矿物油基础油的性能一般，因此如要达到TC-W3的高性能要求，就必须在添加剂的选择、组合和用量上慎重考虑。通过试验筛选，最终选用国外某公司生产的添加剂1作为自配TC-W3为使二冲程润滑油与燃料迅速混合，需向油品中加入一定量的煤油作为稀释剂。PIB是目前国际上广泛采用的二冲程润滑油基础油组分，它可以提高二冲程润滑油的润滑性，还可以改善排烟性能。但煤油具有较高的生物毒性（当WAF溶液载荷率为10000mg/l时，其相对发光度仅为22.3%），且PIB亦具有一定的生物毒性，因此它们的用量必须是保证TC-W3二冲程润滑油达到各项性能指标的最小用量。

　　经过反复筛选、配比试验，最终确定了基础油的组成，并对其进行了生物毒性试验，结果如所示。由可见，当WAF溶液载荷率为10000mg/l时，其相对发光度为85. 5%，表明该基础油的生物毒性很低，属环保型基础油。

　　从表3可以看出，当WAF溶液载荷率为10000mg时，TMP 2个样品的相对发光度均大于87%，是低生物毒性的基础油。由于它还具有高热稳定性能、高润滑性和高清净性的特点，国际上已广泛将其作为环保型润滑油的基础油。试验表明，多种不同粘度TMP在一定的配比范围内混合使用，有利于润滑性的提高。笔者将TMP1和TMP2作为基础油的主剂，按一定比例混合调制，大大提高了基础油的润滑性能。

　　们进行了生物毒性筛选。

　　表4中列出了各种添加剂在WAF溶液载荷率为10000mg/l时的相对发光度。从表4可以看出，无灰分散剂B，高分子清净分散剂E，无灰抗氧剂D1、D2和D3，抗磨减摩添加剂F的相对发光度均大于50%，其WAF溶液不会出现EL50值，属于无毒或微毒添加剂；高温抗粘环清净剂Ci和C2的相对发光度为48.9%和46. 7%，计算的EL50值均在100010000范围，属于低毒添加剂；而金属清净剂A的相对发光度仅为10. 5%，属于高毒添加剂。因此，在配制TC-W3环保型润滑油时，可以使用B、E、F、D1、D2和D3添加剂，少量使用C1和C2添加剂；而A添加剂则不宜使用。

　　表4各种添加剂的相对发光度（T）环保型润滑油与矿物油在添加剂的感受性上有很大差异，且基础油与添加剂的作用机理也有所不同。笔者选用了金属清净剂A，无灰分散剂B，高温抗粘环清净剂Ci和C2，无灰抗氧剂Di、D2和D3，高分子清净分散剂E，抗磨减摩添加剂F，作为研制TC-W3环保型润滑油的备选材料，并对它根据润滑性、清净性、早燃性等发动机台架试验和生物毒性筛选试验结果，最后确定了以下2个TC-W3环保型润滑油添加剂配方：第一配方（Ta）由高分子清净分散剂E、抗粘环清净剂C2、无灰抗氧剂D3和抗磨减摩添加剂F组成，其中添加剂E是主剂；第二配方（Tb）由高分子清净分散剂E、无灰清净分散剂B、抗粘环清净剂C1和C2、无灰抗氧剂D15D4-以及抗磨减摩添加剂cFJ（组成！Electronic分别采用添加剂配方Ta和Tb与上述确定的基础油配方，调制出环保型TC-W3润滑油A和B. 2.2.3环保型TC-W3润滑油的生物毒性对比试验对所研制的环保型TC-W3润滑油与市售的2种国内、外品牌的TC-W3润滑油（S1和S2）进行了生物毒性对比试验。

　　为相对发光度与S1、S2润滑油的WAF溶液载荷率的关系。从（a）可以看出，当S1润滑油的WAF溶液载荷率达到3000mg/l以上时，相对发光度基本不变，说明此时水中容纳的润滑油组分已经基本饱和。当WAF载荷率为10000mg/l时，其相对发光度为66%，远大于50%，即其WAF溶液将不会出现EL50值，属无毒或微毒润滑油。

　　从（b）的数据可以得到其拟合曲线计算公根据式（3）计算得出S2润滑油的EL50值为811 mg，属于中等毒性润滑油。

　　为相对发光度与调制的环保型润滑油A油和B油的WAF溶液载荷率的关系。从可以看出，2种润滑油的相对发光度始终很高，当WAF溶液载荷率为10000 A油和B油的相对发光度分别为68. 7%和84.4%，远大于50%，即它们的WAF溶液均不会出现EL50值，属无毒或微毒润滑油。由于2种润滑油基础油相同，其生物毒性差异完全取决于添加剂的差异。

　　从上述试验数据可以看出，同为TC-W3级润滑油，但生物毒性却相差很大。用矿物油调制的K1油和市售的S2油的生物毒性相对较大；调制的环保型A油和B油、市售的S1油的生物毒性相对较小。按生物毒性由小至大的排序为：B油　　于环保型润滑油；以TMP为主剂配制的TC-W3润滑油，使用性能可达到设计要求，而且生物毒性低，属环保型TC-W3润滑油。

　　由于润滑油中添加剂组分复杂且毒性较大，因此，虽然添加剂在润滑油中所占比例较小，但其组分对润滑油的生物毒性起关键作用。

作者：佚名　　来源：中国润滑油网