生物降解潤(rùn)滑油的制備及改性研究.pdf

1、作為潤(rùn)滑劑，嚴(yán)格來(lái)說，它根據(jù)親油性與親水性來(lái)分為潤(rùn)滑油和切削液，在航空、汽車、材料加工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑劑（礦物油），其分解產(chǎn)物成分較為復(fù)雜，易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大危害。與此同時(shí)，整個(gè)石油行業(yè)的不斷高速發(fā)展，人們對(duì)其需求量逐漸加大，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境、緩解石油能源壓力，研制和開發(fā)環(huán)保（可生物降解）型潤(rùn)滑油已成為必要。植物油潤(rùn)滑性能優(yōu)良、可資源再生，易生物降解，是良好的環(huán)境友好潤(rùn)滑材料，本實(shí)驗(yàn)采用菜籽油作為原料，通過皂化、酸化后進(jìn)一步與甘油

2、發(fā)生酯化反應(yīng)，合成脂肪酸甘油酯，探討了影響酯化反應(yīng)酯化率的幾個(gè)因素，確定適宜的工藝條件。在此基礎(chǔ)上通過菜籽油與合成的產(chǎn)物摻雜，研究其基本理化性質(zhì)、氧化安定性、生物降解性。同時(shí)以脂肪酸甘油酯為基礎(chǔ)油，加入表面活性劑，防銹劑，電解堿水混合復(fù)配成水基切削液，研究切削液的防銹性能。
　　1.通過單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)菜籽油合成單脂肪酸甘油酯的工藝研究，按照脂肪酸與甘油直接酯化的方法來(lái)合成單脂肪酸甘油酯。固定酸醇摩爾比1:1.5，分別討論了反應(yīng)時(shí)間

3、、反應(yīng)溫度、催化劑用量、催化劑類型以及催化劑的重復(fù)使用對(duì)酯化反應(yīng)的酯化率的影響。得出了較適合的工藝參數(shù)為：在通入 N2保護(hù)下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為200℃，反應(yīng)時(shí)間2h，SnO2/SO42-作催化劑，催化劑用量1.6g，酯化率達(dá)到84.7％。采用 TLC（薄層色譜）和 IR（紅外光譜）對(duì)合成的產(chǎn)物進(jìn)行定性分析，通過紫外分光光度計(jì)測(cè)得產(chǎn)物最大吸收波長(zhǎng)為300nm，在該條件下利用HPLC（高效液相色譜）對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行定量分析，其中脂肪酸1-單甘油酯的

4、含量為52.98%，2-單甘油酯的含量為7.28%。
　　2.通過對(duì)菜籽油及合成脂肪酸單甘酯基礎(chǔ)油的基本理化性能的分析，得到合成產(chǎn)物的40℃的運(yùn)動(dòng)粘度為15.05mm2/s，100℃的運(yùn)動(dòng)粘度為3.16mm2/s，在合成的產(chǎn)物中通過添加不同的菜籽油含量，測(cè)定其粘度、粘度指數(shù)、傾點(diǎn)等理化參數(shù)的變化。實(shí)驗(yàn)表明，菜籽油的加入在一定程度上提高了脂肪酸單甘油酯的粘度。由于二者本身的傾點(diǎn)相差為7.51℃，原菜籽油的傾點(diǎn)-18.73℃，在二者混

5、合后，隨著菜籽油的加入量增大，傾點(diǎn)增幅較小，當(dāng)加入50%的菜籽油時(shí)，混合物的傾點(diǎn)由-26.24℃變?yōu)?20.47℃。也即是按照質(zhì)量比1:1，混合油的傾點(diǎn)與原菜籽油接近。通過加入T612（聚乙烯正丁基醚）和T602（聚甲基丙烯酸酯）兩種粘度指數(shù)改性劑，使得混合基礎(chǔ)油的粘度指數(shù)和粘度有得一定的提高，基于T612加入量在4%以上，有沉淀產(chǎn)生，且粘度及粘度指數(shù)提高較為緩慢，確定選擇 T602作為本實(shí)驗(yàn)的粘度指數(shù)改進(jìn)劑，在加入量3%時(shí)，40℃粘度

6、從24.75mm2/s提高到36.96mm2/s。
　　3.通過抗氧化實(shí)驗(yàn)，得出了混合基礎(chǔ)油的氧化安定性一定程度上優(yōu)于菜籽油，在實(shí)驗(yàn)中選擇T202和T501兩種抗氧添加劑中，T202不能改善混合油的氧化安定性。通過紅外光譜圖，原料菜籽油中的雙鍵使得其更容易氧化，而脂肪酸單甘油酯基礎(chǔ)油的氧化，從自由基反應(yīng)機(jī)理更容易解釋其合理性。
　　4.對(duì)原料菜籽油、（脂肪酸單甘油酯）基礎(chǔ)油、以及（菜籽油10%+基礎(chǔ)油+T501）的混合油的生

7、物降解性的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)表明，菜籽油和基礎(chǔ)油的生物降解率接近，菜籽油生物降解率為98.79%，合成基礎(chǔ)油生物降解率為97.47%。而混合油的生物降解率在92%左右，可能是由于加入 T501，體系存在稠環(huán)芳烴，生物降解性下降。整體比較，它們的生物降解能力較好。通過IR（紅外光譜）測(cè)定基礎(chǔ)油21d前后的生物降解性，也進(jìn)一步印證了結(jié)論的可靠性。
　　5.以合成的脂肪酸甘油酯為基礎(chǔ)油，向其中加入一定量表面活性劑、防銹劑、乳化劑等添加劑在GRA