十二烷氧基硼酸镧的合成及摩擦化学特性研究(2)
1 绪论
1.1 课题目的与意义
近年来由于对环境保护的日益重视，迫切要求使用环保型的润滑油添加剂来代替含硫、磷、氯的润滑油添加剂。固体润滑添加剂虽然有着优良的抗磨减摩性能，同时较好地解决了有机化合物添加剂的环保和腐蚀问题。润滑油和添加剂的发展经历了从初期的适应发动机要求，转变到需要更广泛地适应环保与节能的要求。在润滑油中加入减摩剂可以提高其抗磨性能，减少摩擦阻力，延长机器部件的使用寿命。目前减摩、抗磨添加剂的品种繁多，但大体可分为两类：一类为油溶性有机化合物，它们易与润滑油结合，可均匀地加入各类润滑油中，有效改变润滑油的品质，但在摩擦过程中可能产生有害成分，特别是当温度较高时，可能对有色金属(如银、锡)的轴承材料起腐蚀作用；有些油溶性有机添加剂易分解消耗，需不断补充。另外这种添加剂的合成工艺复杂，有些有化学污染，使其发展受到一定限制。另一类为固体润滑剂型，是由一些具有层状或鳞化结构(如胶体二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯等)以及Pb、Cu 等一些软金属的固体颗粒均匀地分散于润滑油中形成的。它们的润滑效果较好，但一般存在着在润滑油系统中分散性和稳定性不好、长期存放易沉淀等问题[1]。
含硼添加剂是典型的非活性润滑油添加剂，无毒、无臭、小污染环境。硼酸盐润滑油添加剂具 有优良的摩擦学性能 ，不腐蚀金属，如胶体硼酸钾的 承载能力比硼酸酯的高得多，但其颗粒粒径为微米 级，在润滑油中的分散稳定性和水解稳定性差 ，易产生沉淀[2]。如在润滑油中加入2.0 ％硼酸钾，油 中含水 量达到0.1 ％就会产生沉淀，使用时主要靠加入大量的分散剂，以保证其微粒均匀稳定地悬浮在油中，但分散剂最大的弊端是稳定性差，使用及储存 时易产生沉淀，影响硼酸盐添加剂功效的正常发挥。[3]
1. 2.硼酸盐润滑油抗磨剂
据资料介绍,全球每年约有三分之一的金属材料消耗于氧化腐蚀和机械磨损,我国这方面损失每年高达 1800亿元。可见防止金属腐蚀和改善润滑抗磨性能何等重要[4]。
半个多世纪以来，人们在研发极压抗磨减摩油剂提高润滑性能方面做了不懈努力，开发出多种单剂和复剂。如硫磷型（SP）齿轮油极压抗磨剂，内燃机油、抗磨液压油用二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）抗氧抗腐抗磨多效剂，有机钼、钨减摩剂，有机铜及纳米硫化铜减摩剂，纳米铈、镧稀土抗磨剂，纳米金刚石、氮化硼、二氧化硅等陶瓷抗磨剂，胶体石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯减摩抗磨剂，氨荒酸锌、铜、钼、镉、锑等盐及其酯类极压抗磨剂，非活性高碱值磺酸盐极压剂，烷基咪唑氟硼酸盐离子液，抗水解性硼酸酯和硼酸盐等等【5】。所有这些，对改善机械极压抗磨减摩性能都有较好的作用。
面对多种添加剂，选择和配伍是最重要的。过去十年间，内燃机油在质量不断升级的条件下，加剂总量（不含粘指、降凝剂）能从10%-12%降至5%-10%，主要靠对单剂多效性的选择和对复剂配伍性的优化。选择应当依据节能、环保法规、应用场合和性价比；优化旨在实现性效、成本的最佳化。有的剂受环保限制，如ZDDP在生产SM/GF-4等高级汽机油中受磷含量不超过0.08%限制，必须寻找新剂替代：有的受节能要求限制，如硫磷剂用于GL-5等车辆齿轮油，比用有机钼或硼酸盐浪费燃油3.2%以上；有的受成本约束，如二戊基二硫代氨基甲酸锌、非活性高碱值磺酸钙、纳米硫化铜、非活性有机钼等性效很好，但价格都在40－80元/Kg之间，在中低档价位的润滑油中推广困难；有的受现有加工工艺条件限制，如纳米陶瓷、纳米金刚石和咪唑氟硼离子液等，目前还很难大批量生产供货；有的外观色泽不佳，如胶体石墨、二硫化钼和氨荒酸硒、碲、锑、镉等，因带有黑、灰、黄颜色而不大受某些用户欢迎【6】。