环境可接受润滑油中独特添加剂化学的研究

在所有机械操作中，润滑是必要的，以减少机械长期使用造成的摩擦和磨损。如果不加润滑，金属对金属的研磨会因为摩擦产生热量，导致机器的部件焊接在一起，撕裂，导致机器的整体损坏。因此，找到或创造一种与您的机器的特性完美匹配的润滑剂是至关重要的。最常用的润滑油是润滑油，其中摩擦改进剂在减少机器相互接触的两个表面之间的摩擦系数方面起着至关重要的作用。然而，润滑剂的应用在很大程度上决定了可以在润滑中使用什么材料。例如，润滑必须是无锌的，如果它的预期用途是在银合金组成的机械上。此外，使用无磷添加剂，例如能够延长催化转换器的寿命和防止柴油微粒过滤器(DPF)堵塞。随着润滑油市场的重点转向环境可持续性，寻找合适的摩擦改进剂，如二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)，更具有挑战性，因为它们的剂量受到环境法规的限制。在开发对环境友好的高性能摩擦改进剂中使用特定材料已成为润滑油行业研究的主要焦点。

润滑油及其添加剂要想表现出高性能，就必须具备一定的品质。首先，润滑剂的粘度对其功能至关重要，更具体地说，在粘度中找到理想的平衡。当润滑剂太粘稠时(如蜂蜜)，润滑需要太多的能量流过系统，造成堵塞。如果润滑剂的粘性不够，润滑剂就会被证明是无效的，因为两个表面仍然会相互接触。一般来说，理想的润滑方式是在保持流体承载条件的情况下，尽可能减少粘性。其次，润滑剂作为一个整体必须表现出优异的耐温性。当考虑到润滑剂的应用时，温度稳定性是至关重要的，因为重型工业机械的内部温度在运行时可能达到极端温度。如果润滑不能承受这些条件，它肯定会失去它的化学结构(因此失去它作为润滑剂的作用)，或者更糟，燃烧并对机器和设施造成昂贵的损坏。温度的下限也很重要，因为如果润滑剂冷却太多，凝结到接近固体的状态，它将阻止流动，使机器的部分未润滑，导致机器死亡，如前所述。这也与粘度有关，即粘度指数(VI)，这是一种无单位的测量方法，描述了润滑油粘度在温度波动时的稳定性，其中高的VI意味着更大的稳定性。 Finally, the corrosiveness of the lubricant’s molecular compound should be limited. This would entail limiting the presence of halogens and phosphorus as these elements can produce unnecessary wear on the machine surfaces through corrosion over time which shortens the machine’s life.
因此，有机钼摩擦改进剂如Molyvan 855(一种不含硫和磷的润滑油添加剂)由于其抗磨、抗摩擦、耐温度、提高发动机效率和生物降解性，在汽车工业、重工业机械和航空航天领域受到越来越多的欢迎。由于环境法规的限制，含硫和磷的摩擦改性剂迅速被淘汰，有机钼很可能取而代之。此外，含氮杂环化合物，如噻二唑，在未来提高环保润滑油的性能方面也至关重要。这是因为噻二唑本质上具有优良的承载能力以及抗氧化和抗腐蚀性能，这意味着噻二唑在摩擦过程中会分解，在机械表面形成保护膜。由于这两种添加剂都是环保的，我们将不可避免地看到含有这两种添加剂的产品的增加，因为它们不仅能够遵守严格的环境法规，而且能够具有广泛的应用范围和高性能。人们已经进行了许多尝试，其中许多都取得了成功，将钼和噻二唑化合物与从植物油中提取的环境可接受的基础油结合起来，创造出一种具有出色性能和应用范围的环境可接受的润滑剂。其中一项测试是将这些新型润滑剂添加剂添加到三甲基丙烷三油酸(TMPT，一种从葵花籽中发现的油酸酯化得到的油)基础油中。所得油的摩擦系数降低，抗磨性能和耐压性能增强。最后，噻二唑与钼化合物结合时，摩擦引起的衰变很好，因为理论上硫和钼会在摩擦产生的热量中发生反应，进行自我改造，具有独特的自维持性。
混合物的自我维持能力可能是这些添加剂最有趣和最有潜在价值的方面。这些添加剂不可能永远自我维持，因为这违反了守恒定律，所以润滑剂最终需要更换，因为它磨损了。但就研究而言，很少有润滑剂添加剂，特别是环境可接受的添加剂，具有这种特性。含有这些钼和噻二唑化合物作为添加剂的润滑油被证明可以在不更换的情况下，在较长时间内降低近40%的摩擦系数和负载。这是非常重要的，因为该产品的进一步发展，如汽车工业，重工业机械和航空航天领域都非常依赖润滑油。这些行业可以将这种产品视为一种被动节省收入的手段，因为它的使用时间更长，需要更少的整体润滑。
润滑添加剂的这种自我维持特性并不是纯粹的理论猜想，在实践中没有发生。在前面的实验中，在TMPT中加入钼和噻二唑添加剂，在使用有机钼和噻二唑化合物润滑后，利用EDX光谱分析了机器磨损表面的元素分布。结果表明，在机器正常运行条件下，在足够高的温度和压力下，表面含有的S和Mo元素能够相互参与摩擦化学反应。然后他们再次运行机器较长时间，使用EDX和SEM分析重新分析表面，发现他们的理论被证明是正确的，MoS2，由于其分层结构，是一种优秀的固体润滑剂，在表面形成。这当进一步应用到机器的表面产生摩擦膜显示优良的抗磨性能，延长机器的寿命。
当然，如果有机钼和噻二唑化合物在添加到环境可接受的润滑剂(EALs)中不能很好地发挥作用，那么它们作为润滑剂添加剂的所有以前的好处都将毫无意义。随着润滑油市场转向由EALs主导，与生物可降解基础油(如从植物油中提取的基础油)的相容性差将对这些添加剂的未来影响和应用造成重大打击。幸运的是，有机钼和噻二唑化合物作为EALs的添加剂表现惊人。当应用到TMPT时，不仅观察到良好的摩擦减少和承重性能，而且还观察到它增加了润滑对极端压力和温度的抵抗能力。此外，生物降解性能不仅仍然被观察到，而且得到了增强。添加了有机钼和噻二唑添加剂的成品分解速度比不添加添加剂的快，而且由于噻二唑含有氮，理论上它还可以为水生微生物提供营养，因此对环境有益。
综上所述，有机钼和噻二唑添加剂是有效的、环保的。有机钼润滑添加剂已被证明具有优异的抗摩擦、抗磨损、宽温度可及性和抗氧化特性。所有这些都有助于提高发动机的整体机械效率和燃油经济性。此外，含氮杂环化合物如噻二唑也分别表现出优良的摩擦学性能。噻二唑在摩擦过程中分解，在金属表面发生化学反应，生成一层富含碳和硫的保护膜，使其本质上具有优良的承载能力、润滑性能、热稳定性、抗氧化和耐腐蚀性能，它可以满足机械设备和环境的特殊要求，同时也增强了润滑油的环保性，为微生物提供了赖以为生的氮。这些特性使添加剂单独作为EAL添加剂非常有用;然而，润滑油分解形成的独特的自维持性质Mo和S在MoS2重整机器产生的热和压力下发生摩擦反应。这种再生是一种罕见的特性，很少在其他润滑剂添加剂中显示出来，这些添加剂已被证明有利于为表面提供持久的抗磨损膜，并延长润滑剂在机器中的持续使用时间。所有这些特性都变得更有价值，因为添加剂适用于润滑剂，如TMPT和其他植物油派生的润滑剂。 This makes the combination of the two additives very valuable and powerful, warranting further research and experimentation into broadening the applications of the product.

参考文献

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