1、植物油制備綠色環保潤滑劑的展望摘要：論述了綠色環保潤滑劑的意義、生物降解性和定義；介紹了生物降解性試驗法；總結了植物油的物理、化學和摩擦學性能。并指出國內研究和開發綠色環保潤滑劑的緊迫性。關鍵詞：生物降解；環保潤滑劑；基礎油；植物油潤滑劑在工農業生產中有著廣泛的應用，它能減少接觸表面之間的摩擦和磨損，減少能源浪費。但潤滑劑在使用過程中由于滲透、泄漏、溢出和對潤滑劑處理不當，潤滑劑進入環境隨時都可能發生，造成對環境的污染，特別是對環境敏感地區，如森林、礦山或靠近水源的地方更為嚴重。這種嚴重的污染引起一些國家的政府的高度重視，一些發達國家，已經制定嚴格的法律來控制潤滑劑的排放，如德國“藍色天使”環

2、保標志對一些潤滑劑產品提出可生物降解潤滑劑產品有明確的要求(基礎油組分的生物降解性不小于70，添加劑具有可生物降解性和可接受的生態毒性，產品不含氯和亞硝酸鹽等)；瑞士立法禁止在瑞士的湖上，在超過75kw舷外二沖程發動機上使用礦物油潤滑劑；奧地利環境保護立法部門在1992年5月1日禁止使用礦物油作基礎油的鏈鋸油，特別是法律禁止使用非快速生物降解和水溶性物質，這個法律有效地禁止了礦物油基產品和水溶性的乙二醇的使用。從發展趨勢看，對環境有害的礦物油基潤滑劑必將被綠色環保潤滑劑所替代。現代潤滑劑基本上由95左右的基礎油，再加上各種添加劑組成。基礎油無疑是潤滑劑影響環境或生態的決定性因素。現有的應用礦物

3、油于潤滑劑已不適用于綠色環保潤滑劑，由于礦物油直接污染水和土壤，而其生物降解性差，長期滯留在水中，而危害環境。隨著人們環保意識的增強，潤滑劑工業也向綠色環保型產品發展。過去10年中，潤滑劑工業一直在試圖尋找一些既有生物降解性，又有比礦物油優越的潤滑性能的綠色環保潤滑劑。而發展以植物油為基礎油的綠色環保潤滑劑是保護環境、解決石油危機和充分利用太陽能的措施之一。因此，植物油基的開發研究是綠色環保潤滑劑研究的主要趨勢。l 綠色環保潤滑劑的概念綠色環保潤滑劑是指既能滿足機器工況需求，其耗損產物又對環境不造成危害，或在一定程度上為環境所容許，即其生態效應。生態效應包括：可生物降解性(Bio-degrad

4、ability)；生物積聚性(Bio-accumulation)；毒性和生態毒性(Toxicity and Ecotoxicity)；耗損產物(Exhausted Emissions)；可再生性資源(Renewable Resource)。因此，綠色環保潤滑劑要求生物降解性要好，而且生態毒性及毒性累集性要小。綠色環保潤滑劑又稱為環境友好(Environment friendly)或環境容許(Environmentally acceptable)潤滑劑。傳統的潤滑劑是以礦物油為基礎油的，尤其是機械油和液壓油。植物油因其可資源再生性和良好的生物降解性而作為綠色環保潤滑劑基礎油首選，以植物油為基礎油

5、的綠色潤滑劑的應用還只是很小的一部分，但是，它已經深入到了鋸鏈油、金屬加工用油、食品工業用油、開放式齒輪油、液壓油、舷外二沖程發動機用油等各個方面。其中，液壓油在美國的需求量為每年500萬t；德國75鏈鋸油和10潤滑劑已由可生物降解的潤滑劑代替，而且每年以10的速度遞增 J。可生物降解潤滑劑的品種已經有舷外二沖程發動機油、電鋸發動機油、液壓油、金屬加工用油、齒輪油、潤滑脂等。1991年歐洲各類可生物降解潤滑劑產品的用量為1萬t，到1995年用量已增至55萬t，2000年可生物降解潤滑劑的用量約12萬t 。我國香港出于對環保的考慮，從2O00年開始逐步用植物油取代傳統的礦物油。天然植物油與合成的

6、可生物降解潤滑劑相比，成本較低，來源豐富，是可再生資源。可作為綠色環保潤滑劑基礎油的植物油主要有蓖麻籽油、橄欖油、菜籽油、大豆油、棕櫚油等。2 植物油作綠色環保潤滑劑基礎油的各種性質21 植物油的生物降解性潤滑劑的生物降解是指潤滑劑能被自然界存在的微生物消化代謝分解為二氧化碳、水或組織中間體，并在一定條件下、一定時間內，潤滑劑以微生物降解百分率來衡量。潤滑劑的生物降解性即潤滑劑受生物作用分解為分子量更小的化合物的能力，不同類型的潤滑劑有著不同的生物降解過程，目前公認的潤滑劑生物降解過程有3種，即酯的水解、長鏈碳氫化合物的氧化和芳烴的氧化開環。生物降解潤滑劑的研制和生產要通過特定的生物降解試驗。

7、目前使用最廣泛的生物降解性試驗方法是CEC(歐洲聯合會)于1982年發布的CEC-L-33-T-82，是針對二沖程發動機潤滑劑制訂的。試驗時，將潤滑劑分散在含營養素和污物細菌的水中，在25下放置2ld。然后用四氯化碳或1，1，2-三氯三氟乙烷抽提，抽提物用紅外吸光度法測定碳氫化合物(CH3)的殘余量，然后與參考油D1TA(二異十三烷基己二酸)和WO(白油)比較。圖1為各種天然植物油與礦物油、白油和合成酯的生物降解性的比較。從圖1中可以看出：植物油和合成酯的生物降解性最好，礦物油和白油的生物降解性最差。由于天然植物油中的甘油酯基易水解，酯基鏈中的不飽和雙鍵易受微生物攻擊發生氧化，因此使它具有較強

8、的生物降解能力。天然植物油中的油酸含量越高，其生物降解能力越強。圖1的試驗結果表明：蓖麻籽油由于有大量的不飽和的蓖麻油酸(85 左右)，而菜籽油含有大量的芥酸和油酸，所以生物降解性特別好。合成酯由于含有酯基也容易水解，生物降解性能比較好，但合成酯合成成本高，且在合成過程中會造成環境的污染，不符合綠色環保的本意。22 植物油作為潤滑劑基礎油的物化性質我國古代勞動人民早就將植物油作潤滑劑應用在戰車、水車和紡織機上，在本世紀初之前，人們_直在使用植物油作潤滑劑，隨著l9世紀末石油的發現和20世紀石油工業的發展，石油基潤滑劑取代了植物油。目前，礦物油基潤滑劑仍霸占潤滑劑市場，但生物降解性差，環境污染嚴

9、重，再加上資源的枯竭，必將被植物油基潤滑劑所取代。植物油的組成結構和潤滑性能性質列于表1。植物油作為潤滑劑基礎油主要優點有：無毒，具有極好的生物降解性、可再生性、良好的潤滑性及高的黏度指數、低揮發性，處理過程需要的能量最少，向環境的擴散少，同合成酯相比，價格較低。但還存在一些缺點： 氧化穩定性差； 低溫流動性差；與礦物油相比價格較高；水解穩定性差；與礦物油比，起泡多，過濾性差。另外大部分植物油落在很窄的運動黏度范圍內，而很多應用需要更高的黏度，這個問題以前常通過增稠劑來解決，但這樣會有剪切穩定性差和非牛頓流體的問題發生。因此，開展植物油基綠色環保潤滑劑的研究和開發工作十分必要。3 植物油作綠色

10、環保潤滑劑基礎油所需開展的研究工作19世紀前，工業上使用的都是植物油基潤滑劑。19世紀末由于礦物油的開發，礦物油逐漸取代植物油并仍然占據著潤滑劑市場。但隨著污染的日益嚴重和石化資源的逐漸枯竭，植物油必將成為潤滑劑市場的主流，然而，昔日純粹的植物油已不能滿足現代機器工況的要求，必須對植物油加以改造。31 應用生物技術對植物油進行改造為了解決植物油存在的問題，國外采用現代生物技術，培育出了高油酸含量的植物，高油酸植物油，由于其大量的一元不飽和組分和少量的多元不飽和組分，使它較一般植物油具有高的氧化穩定性。高油酸型葵花籽油是利用遺傳基因改性得到的，其用作綠色潤滑劑基礎油，有許多優點，如很好的生物降解

11、性等。和別的植物油相比，其又有較好的氧化穩定性。若在高油酸葵花籽油中添加一些添加劑，其潤滑性能將得到更大的提高。32 對植物油進行化學改性氧化穩定性差是影響應用范圍窄的瓶頸，通過簡單的工藝路線，如氫化、硫化、酯交換、異構化、酯化等化學方法來提高其氧化穩定性是可行的。其主要目的是減少植物油的雙鍵數量，增加其抗氧化性。另外，胡志孟等用植物油為原料研究過它們的深加工產物用做潤滑油添加劑，為潤滑劑摩擦化學增添了新的內容，同時對保護我國的植物油料資源和綠色潤滑劑研究具有重要意義。最近胡志孟又制得了硼化植物油m。這些化學改性都提高了植物油的潤滑性能。33 加入添加劑改善植物油的潤滑性能大多數植物油都是不飽和的，與礦物油相比，氧化穩定性較差。少量的抗氧化添加劑(0.10.2)對于植物油而言是很有效的，但是，植物油必須加入大量(15)的抗氧劑才能克服易氧化。高油酸植物油凝固點高、在-10以下趨于固化的缺陷，可以通過加入降凝劑得以改善，但效果沒有礦物油明顯，另外，也可利用植物油與少量合成酯混合，來達到改進的目的