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兩個(gè)物體相對運(yùn)動(dòng)，其之間的潤滑油是起到減少因接觸而產(chǎn)生的磨損。潤滑油是用在各種機(jī)械設(shè)備上以減少摩擦，保護(hù)機(jī)械及加工件的液體或半固體潤滑劑。應(yīng)用中主要起潤滑、輔助冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。

    潤滑油一般由基礎(chǔ)油和添加劑兩部分組成。基礎(chǔ)油是潤滑油的主要成分，決定著潤滑油的基本性質(zhì)，添加劑可以彌補(bǔ)和改善基礎(chǔ)油性能方面的不足，賦予某些新的性能，是潤滑油的重要組成部分。添加劑是改善潤滑油性能的關(guān)鍵物質(zhì)，正確選擇，并且適量的加入，可以改善潤滑油的理化性質(zhì)，賦予潤滑油特殊的新性能，或增強(qiáng)其原來的某種性能，滿足實(shí)際需求。現(xiàn)已合成得到的改性添加劑包括有機(jī)物，硫化物，氧化物，碳材料，氟化物和鉬化物等。使得基礎(chǔ)油的潤滑，防腐蝕和抗泡沫等性質(zhì)得以改善。

    改性潤滑油添加劑

    潤滑油添加劑是加入到基礎(chǔ)油中的一種或幾種化合物，用以改善潤滑油的某種性能。按功能區(qū)分，添加劑分成兩大類，一類是改善基礎(chǔ)油理化性能，比如氧化穩(wěn)定性和黏溫性等；另一類是改善機(jī)械器件表面的理化性能，比如極壓和抗摩性能等。

    目前，常用的潤滑油添加劑的種類繁多，功能各不相同，主要包括，粘度和傾點(diǎn)下降劑，抗摩擦劑，鈍化劑，抗氧化劑，極壓劑，抗泡沫劑，防腐蝕和防銹劑，乳化和破乳化劑等。

    1.有機(jī)物改性劑

    Wu等利用菜籽油為原料，進(jìn)行環(huán)氧化后作為添加劑，考察了降解潤滑油的性能。研究表明，環(huán)氧化后的菜籽油具優(yōu)異的抗氧化性。摩擦實(shí)驗(yàn)表明，其具有較好的抗摩和極壓性能。其原因是摩擦表面發(fā)生聚合化學(xué)反應(yīng)，形成一層聚合物薄膜，從而降低摩擦磨損。

    Fang等制得了一種硼和硫基改性菜籽油作為潤滑油添加劑。利用摩擦試驗(yàn)機(jī)對菜籽油添加劑的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了評價(jià)。其磨損表面形貌和化學(xué)物種通過X射線光電子能譜進(jìn)行分析。結(jié)果表明，該添加劑對提高菜籽油基礎(chǔ)油的承載能力、抗磨、減摩性能具有良好的效果。潤滑機(jī)理可能是在摩擦表面形成高強(qiáng)度的吸附膜和摩擦化學(xué)反應(yīng)膜，由于長鏈菜籽油分子的載體作用、元素硫的高反應(yīng)活性，元素硼的缺電子狀態(tài)及其協(xié)同作用造成的。

    2.硫化物改性劑

    李斌等研究了MoS2納米顆粒作為添加劑的潤滑油的摩擦性能。研究結(jié)果表明，油酸表面活性劑添加量為2%和30min超聲波分散時(shí)間能夠顯著提高M(jìn)oS2納米顆粒在潤滑油中的分散性。該潤滑油具有良好的減摩、抗磨性能。尤其是MoS2納米顆粒的添加量為0.01%時(shí)，潤滑油的抗磨和高負(fù)荷減磨性能最佳。

    萬慶明等考察了MoS2納米顆粒作為添加劑的潤滑油的摩擦以及傳熱性能。在基礎(chǔ)油中，將片狀MoS2納米顆粒分散，并加入適量的吐溫80制得了穩(wěn)定的MoS2潤滑油懸浮液。

    研究結(jié)果表明，加入適量添加劑的潤滑油與未添加的相比，黏度變化不大。然而，導(dǎo)熱系數(shù)提高顯著。該潤滑油是一種優(yōu)異的傳熱流體。摩擦實(shí)驗(yàn)條件不同，加入添加劑的潤滑油比未添加的基礎(chǔ)潤滑油表現(xiàn)出較低的摩擦因子。

    容學(xué)德在室溫條件下利用摩擦磨損機(jī)，考察了ZnS納米顆粒作為添加劑的潤滑油的摩擦性能。研究了ZnS的添加量、載荷等因素對摩擦因子的影響。研究表明，添加劑ZnS納米顆粒顯示出優(yōu)異的減摩以及抗磨性能。在摩擦過程中，沉積膜起到了較好的作用，可以作為潤滑油減摩劑。

    3.氧化物改性劑

    高傳平等采用Fe3O4片狀納米顆粒作為潤滑油添加劑，考察了其摩擦化學(xué)性質(zhì)和對摩擦化學(xué)的影響。

    研究表明，F(xiàn)e3O4片狀納米顆粒與摩擦前相比，化學(xué)反應(yīng)使納米顆粒的晶粒尺寸、氧化轉(zhuǎn)變溫度、相組成和晶面間距等有所改變。Fe3O4片狀納米顆粒在高速摩擦過程中產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng)，誘發(fā)片狀顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終在接觸表面形成多層含F(xiàn)e相，發(fā)揮穩(wěn)定的自修復(fù)作用。程鵬等利用油酸對TiO2納米顆粒進(jìn)行表面修飾。該顆?？梢苑€(wěn)定分散在基礎(chǔ)油中。

    研究結(jié)果表明，改性后的TiO2納米顆粒具有良好的潤滑油分散穩(wěn)定性以及優(yōu)異的減摩、抗磨和自修復(fù)性能?；粲袂锏茸灾屏顺叽鐬?0nm左右單分散的SiO2納米顆粒添加劑。并將其以及1%清潔分散劑直接加入基礎(chǔ)油中。考察了其摩擦學(xué)性能。研究表明，SiO2納米顆粒添加劑可明顯提升基礎(chǔ)油的載荷能力和抗磨性能。

    4.碳單質(zhì)材料改性劑

    碳單質(zhì)納米材料潤滑油添加劑因成功的解決了對摩擦副的腐蝕和堵塞問題，取代了傳統(tǒng)的含有S和P等元素的添加劑。同時(shí)具有粒徑小，均勻的分散性以及填充表面劃痕和自修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。其是公認(rèn)的環(huán)境友好添加劑。

    主要包括金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管、石墨烯等。其中，石墨烯因具有良好的光學(xué)、高化學(xué)惰性、電學(xué)、力學(xué)和易剪切性質(zhì)，使其在潤滑油方面具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。比如可以利用蠕蟲狀石墨和石墨納米片混合膨脹石墨作為潤滑油的添加劑，用氰基丙烯酸乙酯對其進(jìn)行改性。該添加劑保持了石墨的晶體構(gòu)造。在添入基礎(chǔ)油中，其表面的有機(jī)層和無機(jī)層間吸附有基礎(chǔ)油。改性添加劑的添加能夠提升潤滑油的抗摩擦性能及載荷能力，最佳使用量僅為0.2%。

    柯剛等利用1，3-丙二胺原位改性金剛石納米顆粒，并將其良好的分散在潤滑油中?？疾炝嗽摳男蕴砑觿┨砑拥綕櫥椭械哪Σ列阅堋Ｑ芯拷Y(jié)果表明，改性金剛石納米顆粒能夠顯著改善裝置的磨損狀態(tài)。

    金剛石納米顆粒的添加量達(dá)到0.6%時(shí)，提高極壓值42%，降低磨斑直徑15.4%，降低摩擦系數(shù)19%。張偉等研究了石墨烯改性潤滑油的減摩抗磨性能。采用薄膜潤滑理論分析了石墨烯添加劑的潤滑機(jī)理。以石墨烯為潤滑油添加劑，在油酸等表面活性劑輔助下均勻穩(wěn)定分散在基礎(chǔ)潤滑油中，增強(qiáng)了潤滑油的高溫抗壓性能和減摩抗磨性能。

    研究結(jié)果將有助于深入理解石墨烯的摩擦學(xué)性能。陶濤等在摩擦試驗(yàn)機(jī)上，利用接觸移動(dòng)方式，在三種溫度條件下，研究納米石墨顆粒和柴油煙炱作為添加劑的摩擦性能。原子力顯微鏡表征結(jié)果表明，柴油煙炱尺寸在20～70nm之間，納米石墨的尺寸在10～30nm之間。納米石墨顆粒和柴油煙炱在潤滑油中共同起到抗磨作用，使摩擦系數(shù)降低了80%，磨損率下降了70%。兩種添加劑在表面形成了保護(hù)膜，改善了摩擦環(huán)境。

    5.其他改性劑

    閆婷婷等采用LaCl3、NH4F和表面修飾劑硅烷偶聯(lián)劑為原料制得了LaF3膠體。LaF3膠體通過相轉(zhuǎn)移進(jìn)入到油酸甲酯中，從而得到40nm的LaF3添加劑。考察了在100N基礎(chǔ)油中LaF3的高溫穩(wěn)定性、分散性和摩擦性能。磨損表面形貌研究表明，在100N基礎(chǔ)油中LaF3添加劑具有良好的分散穩(wěn)定性、極壓抗磨及減摩性能。因?yàn)樵谀p表面生成含F(xiàn)和La的保護(hù)膜，磨損表面的磨痕明顯減少。

    夏迪等制得了二烷基二硫代氨基甲酸鉬潤滑油添加劑。并添加到基礎(chǔ)油中，研究了其抗氧化性能。對比了該添加劑與國外同類產(chǎn)品在基礎(chǔ)油中的摩擦性質(zhì)的不同。研究表明，該添加劑熱穩(wěn)定性優(yōu)良。添加為1%時(shí)，提高基礎(chǔ)油的抗氧化性能明顯。由于在摩擦過程中發(fā)生摩擦反應(yīng)，摩擦接觸表面形成了含Mo元素的產(chǎn)物減小磨損。

    張翼東等將銅納米顆粒作為添加劑，利用二烷基二硫代磷酸對其進(jìn)行原位修飾。考察了作為基礎(chǔ)油添加劑的減摩、抗磨及自修復(fù)性能。結(jié)果表明，其改性的潤滑油的減摩、抗磨和自修復(fù)性能良好。在300N的負(fù)載下，添加4%的銅納米顆粒時(shí)修復(fù)效果最佳，磨斑直徑和摩擦因數(shù)呈現(xiàn)明顯下降的趨勢。銅顆粒在摩擦過程中在接觸表面形成薄膜。該薄膜與修飾層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而表現(xiàn)出自修復(fù)性能。

    應(yīng)用

    1.潤滑

    機(jī)械設(shè)備在高速運(yùn)行時(shí)，如果摩擦部位沒有進(jìn)行適當(dāng)潤滑，就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦。事實(shí)表明，強(qiáng)烈摩擦?xí)焖佼a(chǎn)生高溫和高熱，足以熔化機(jī)械設(shè)備的零部件。所以，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要對發(fā)生相對摩擦的部位給予良好的潤滑。潤滑油流到相對摩擦位置后，就會(huì)在摩擦處形成一層油性薄膜，降低摩擦阻力。但是潤滑油的用量不能過大，過大會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)阻力，影響轉(zhuǎn)速。

    井致遠(yuǎn)等為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)在極端天氣情況下的潤滑條件，制得了石墨烯與二烷基二硫代氨基甲酸鉬復(fù)合潤滑油添加劑。利用磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)研究了其潤滑性質(zhì)。研究表明，復(fù)合添加劑具有良好的減摩抗磨性質(zhì)。

    能夠避免單一添加劑在高溫條件下，抗磨減摩性能的缺陷。MoO3、MoS2和石墨烯使得復(fù)合添加劑的摩擦表面平滑。復(fù)合添加劑具有良好的潤滑效果，潤滑油的抗磨性能得以大大提升。喻建勝等利用Cu顆粒為原料，采用表面改性劑改性Cu粉體的表面處，然后，將其作為添加劑填入到基礎(chǔ)潤滑油中，從而提升其減摩抗磨性能。

    研究表明，改性Cu顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)，與未改性的相比，磨斑直徑縮小了36%，油液性能穩(wěn)定。Xie等采用往復(fù)滑動(dòng)平面摩擦球來測試添加和沒有添加MoS2和SiO2潤滑油的摩擦性能。測試的機(jī)械部件是鎂合金/鋼器械部件。利用三組不同的接觸條件評價(jià)潤滑油的濃度，承載能力和潤滑膜的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，添加納米顆粒后，基礎(chǔ)潤滑油的摩擦學(xué)性能得到改善。與SiO2相比，在承載能力和潤滑油膜的穩(wěn)定性方面，MoS2的改善效果特別的明顯。

    2.防腐蝕

    機(jī)械部件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)或存放時(shí)，潤滑油和空氣中的水分能腐蝕和銹蝕機(jī)件，從而增加摩擦面的磨損。潤滑油可以在機(jī)械部件表面形成一層油膜，避免部件的表面被水氣直接接觸，造成腐蝕。馮兵等研究氮雜環(huán)防腐劑的潤滑油的防腐蝕性能。

    研究發(fā)現(xiàn)，所用防腐劑的濃度，在軸承表面防腐劑的吸附量與防腐性質(zhì)是有較大不同的。隨著所用防腐劑濃度的提高，軸承接觸表面膜的防腐劑吸附量與腐蝕變化量均增大;在軸承表面防腐劑濃度對其吸附量的影響與防腐蝕性能的影響是一致的。

    3.抗泡沫

    潤滑油在潤滑的過程中接觸空氣，可能將空氣帶入產(chǎn)生氣泡。泡沫存在于潤滑油中會(huì)導(dǎo)致一系列問題，比如斷流和氣阻現(xiàn)象，油品消耗增加和機(jī)械部件的磨損等。因此，要提高潤滑油的抗泡性能。

    目前，在基礎(chǔ)油中加入抗泡劑是解決此類問題的最好方法之一，也是使?jié)櫥桶l(fā)揮基礎(chǔ)性能的良好方式之一?？古輨┲饕ü栊?、非硅型和復(fù)合型抗泡劑。例如，二甲基硅油抗泡劑具有化學(xué)不活潑性，無味等特點(diǎn)，添加量在0.001%左右。馮和翠等研究表明，使用少量的聚丙烯酸酯，潤滑油中空氣的釋放性較好。同時(shí)，在酸性條件下，具有較高的除泡率，與硅油相比，其對空氣釋放值較小。長期存放后，抗泡性能降低不明顯，穩(wěn)定性能良好。

    4.其他

    邵毅等利用量熱法、模擬試驗(yàn)、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究了二烷基二硫代磷酸鉬為添加劑的潤滑油的氧化安定性能。研究表明，二烷基二硫代磷酸鉬具有優(yōu)異的抗氧化性，能較大的提高油品的初始氧化溫度，降低模擬油樣的氧化的程度。二烷基二硫代磷酸鉬的加入增加了高溫沉積物。模擬實(shí)驗(yàn)后，油樣的潤滑性能得到顯著下降。

    李黔蜀等利用降凝劑馬來酸二異辛酯-甲基丙烯酸十四酯-苯乙烯三元共聚物為主劑，分別與極性化合物和表面活性劑進(jìn)行配比，考察了不同配比條件下，復(fù)配添加劑潤滑油的降凝效果。研究表明，在質(zhì)量比相同的前提下，與表面活性劑復(fù)配的降凝效果好于與極性化合物的效果。司盤40與該降凝劑復(fù)配，其降凝效果最佳，當(dāng)質(zhì)量配比為4∶1時(shí)，基礎(chǔ)油凝點(diǎn)降低了26℃。

    結(jié)果與展望

    目前，改性潤滑油及其添加劑的種類和應(yīng)用領(lǐng)域的研究較多。但是，在實(shí)際的應(yīng)用過程中還有一些不盡如人意的地方，急需改進(jìn)。

    (1)大部分研究多集中于單一添加劑的研究和應(yīng)用，改善的也是潤滑油單一的性能，對復(fù)合型潤滑油添加劑的合成與性能研究鮮有報(bào)道；

    (2)對納米型無機(jī)物添加劑來說，其加入到有機(jī)相潤滑油中比較困難，其團(tuán)聚問題一直困擾著研究者們。雖然可以利用表面原位修飾來提高納米顆粒的分散均勻性和穩(wěn)定性，但是，對原位修飾的作用機(jī)理研究的還不成熟，不能廣泛的指導(dǎo)添加劑顆粒的原位修飾過程，要更加細(xì)致的探究表面改性方法，改進(jìn)工藝流程和步驟或者是研發(fā)新型的分散和穩(wěn)定劑；

    (3)現(xiàn)使用比較廣泛的非硅型和硅型抗泡劑都存在缺陷，對潤滑油的抗泡性影響較大，所以對此類的問題的較好的解決方法是應(yīng)大大研發(fā)復(fù)合型抗泡劑；

    (4)發(fā)展簡單、環(huán)境友好、放量的制備方法的潤滑油添加劑，勢在必行。來源：商機(jī)苑潤滑油行業(yè)信息