[发明专利]一种环境友好高抗磨润滑油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑剂领域，具体说是对环境友好、高抗磨的润滑油及其制备方法。

技术背景

润滑油在航空、交通运输、冶金、煤炭、建筑等行业广泛应用。传统润滑油是以矿物油为基础油的润滑剂，在某些特殊的使用场合，如液压油、锯链油、舷外二冲程发动机油、开放式齿轮油等开放系统或一次性循环系统，由于运输、泄漏、溅射、自然更换等原因，润滑油会不可避免地直接排放到环境中去，而矿物基润滑油在自然环境中降解能力很差，在环境中积聚起来，对动植物和人类的生存环境造成很大污染，尤其是在森林、水源、农田、矿山等环境敏感地域。随着世界工业化进程的发展，环境问题越来越受到人们的重视，发展环境友好润滑油对保护环境和生态具有重要的意义。

环境友好润滑剂是指其生物降解性要好，也即在较短的时间内能被活性微生物(细菌)分解为CO₂和H₂O。

润滑油是由基础油和添加剂所组成，其中基础油在润滑剂中约占80％以上，是影响润滑剂可生物降解性的关键因素；但添加剂的生物降解性也不可忽视。

可生物降解润滑剂的基础油主要有合成酯、合成烃和天然植物油。合成酯作为高性能润滑剂基础油在航空领域已得到广泛的应用，近年来也被应用于内燃机润滑油领域以弥补矿物油在某些性能上的缺陷。合成酯的热稳定性及低温性能突出，粘度指数高，具有优良的摩擦学性能，可生物降解，低毒性，但是水解稳定性较差。植物油是最早被用于润滑油的基础油，但由于其氧化稳定性很差，所以逐步被矿物油所代替。近年来由于保护生态环境的需求，植物油又被重新作为可生物降解润滑油而受到关注。植物油具有优良的润滑性能，粘度指数高、无毒和易生物降解而且可以再生，但其热氧化稳定性、水解稳定性和低温流动性差。低粘度合成烃(PAO)，粘度指数高，闪点高、倾点低、低温流动性好，氧化稳定性好，抗水解能力强，对哺乳动物无毒和无刺激性，具有较好的生物降解性。

添加剂是为了使润滑剂得到某种新的特性或改善润滑剂中已有的一些特性而添加的化合物。现在所大量使用的SP系抗氧剂、极压抗磨剂以及ZDTP等会抑制细菌繁殖，使生物降解性降低。所以，进一步开发生物降解性和使用效果好的润滑添加剂势在必行。

N-酰基氨基酸是以脂肪酸和氨基酸为原料合成的一种阴离子氨基酸型表面活性剂，具有良好的生物相容性和生物降解性。氨基酸参与蛋白质合成及各种代谢过程，是维持正常生命活动的重要物质，是构成生命物质的最基本单位；脂肪酸也是生物体内不可缺少的物质，酰基氨基酸的表面活性剂作用，可以通过乳化或增溶作用，增大其与降解菌细胞的接触面积及可利用性，从而提高了烃类的生物可降解性；同时由于酰基氨基酸含有与蛋白质相似的酰胺键，易于被微生物降解利用，为微生物降解基础油提供了氧分，促进了微生物的生长，因而提高了降解基础油的生物降解性能。试验表明，其作为润滑油添加剂能有效提高基础油的减摩抗磨性能。

C₆₀(富勒烯，又称巴基球)由于其独特的结构、物理和化学性质成为材料科学研究的前沿课题。它是60个碳原子相互连接成一个封闭的球笼形结构，直径约为1nm，C₆₀由于具备中空对称的球状结构，分子间以范德华力结合，表面能低，化学稳定性高，其分子链异常稳定，在摩擦过程中的作用近似于M₀S₂的层状结构，容易沉积在摩擦金属表面，形成沉积膜，并且由于C₆₀的球形结构使其可以在摩擦副间自由滚动，起到了减摩抗磨作用。研究发现，C₆₀分子之间的滑移是比较容易产生的，而且这种滑移有点像所谓的“分子滚动”，由于这种特殊的结构特性，C₆₀作为新型摩擦学材料人们正设法将它制成超级润滑剂。但是由于C₆₀为纳米尺寸，极易团聚，必须进行表面修饰处理并超声分散才能作为润滑油添加剂使用。

富勒烯由于其特殊的结构，可以通过各种化学反应来进行表面修饰处理，主要涉及的反应为氢化反应、氧化反应、光敏反应、卤化反应、自由基反应、环加成反应等，C₆₀与一些氨基酸反应可生成C₆₀氨基酸类衍生物，从而具备了可生物降解高抗磨的特性。