【《合成润滑油的探究进展》6800字】

合成润滑油的研究进展综述摘要进入新世纪以来，在稳定社会环境的支持下，我国工业产业获得了迅猛的发展。机械设备是工业生产中不可缺少的一部分，而机械设备运行的过程中，润滑油的应用又显得至关重要，它能起到保障机械高效运行以及延长机械使用寿命的作用。基于此背景，本文通过查阅文献总结国内外合成润滑油的相关研究作为行文的理论依据，并从合成润滑油的概念及特点，并从烷基化芳烃、聚硅氧烷、酯类合成油、离子液体润滑油、PAO、PFPE等方面来综合合成润滑油的研究现状，并对其未来发展进行展望，旨在于综合梳理合成润滑油的研究综述，并对未来合成润滑油的发展进行探索，旨在于推进合成润滑油的研究进展，对未来合成润滑油的发展提供方向，并为相关研究提供一定的参考。关键词：合成润滑油；研究综述；展望目录TOC\o"1-3"\h\u1.引言 11.1选题的意义 11.2国内外研究现状 11.3研究方法 21.4内容创新点 22.合成润滑油的概念及特点 33.合成润滑油的研究现状 43.1烷基化芳烃 43.2聚硅氧烷 43.3酯类合成油 53.4离子液体润滑油 53.5PAO 53.6PFPE 64.合成润滑油的未来发展趋势 74.1分子结构性能增强 74.2应用领域不断拓展 74.3制备工艺更加精湛 74.4生态理念市场趋势 8总结 9参考文献 101引言进入新世纪以来，我国的工业产业得到了迅猛快速的发展。机械设备是工业生产的关键设备，而润滑油则是机械设备正常运转的重要保障，它能够保证机械的高效运转还可以有效地延长机械设备的使用寿命，同时能够将两个机械互相接触摩擦的表面分离，而降低由于摩擦造成的设备机械故障，因此润滑油的使用一方面保护了设备、降低设备磨损，另一方面节约经济成本。随着现代工业的迅速发展和人们对环境问题的高度重视，对润滑油的使用性能、运行可靠性、使用寿命、可生物降解性、低或无毒害等方面要求越来越高，传统矿物基润滑油已经很难满足这些严格的要求。而合成润滑油可按人们的需求进行分子组成结构、性能和功能设计，以满足不同环境情况的使用需求。在性能方面，合成润滑油在低温与粘温性能、较低的挥发损失、更高的热氧稳定性，以及耐辐射、抗燃方面都优于传统的矿物基润滑油。本文将对烷基化芳烃、聚硅氧烷、酯类合成油、离子液体润滑油、PAO、PFPE在内的不同类型合成润滑油进行介绍分析，并从分子性能、应用领域、制备工艺、生态理念等多个方面的未来发展趋势进行论述。1.1选题的意义随着工业的发展，机械设备优化工作突飞猛进。合成润滑油不仅能够提高机械装置的做功效率，还能降低运行时产生的污染以及机械的损耗。与传统的矿基润滑油相比，合成机油的润滑效果以及稳定性更为优越。因此本文研究合成润滑油的分类和未来的发展趋势，不仅有利于从业人员不断优化合成机油的性能、通过对其制作工艺的改良来降低成本，更能够提升机械运转效率，让合成机油为工业的发展保驾护航。1.2国内外研究现状任志超，石薇薇等人（2021）在《混合α-烯烃聚合生产高黏度合成润滑油基础油》一文中，采用混合α-烯烃为原料,运用齐聚反应合成高黏度聚α-烯烃基础油（PAO），并通过实验考察了混合α-烯烃比,反应温度,反应时间,催化剂用量等反应条件对聚合产物的影响,最终中找寻实验验证最佳反应条件，所得聚合产物为高黏度润滑油基础油。陈爽，赵晨（2021）在其发表的文章《生物质基润滑油基础油的合成研究进展》中，将研究方向定位生物质基润滑油的合成上，文中详细的阐述了生物质基润滑油的材料特性、成分及有点，并综述了生物质基润滑油基础油的制备方法及润滑性能，为以后生物质基润滑油的研究发展提供了理论依据。张大同，杨淑燕等人（2021）在《离子液体添加到废旧发动机油引起的摩擦学性能“再生”》一文中，通过在四球实验机上评价了添加剂对摩擦力的影响，随后对其磨斑形貌进行表征。研究发现，离子液体具有较强的极性,将补加离子液体至废旧发动机油中，能够提升了废旧油的成膜能力,从而使其重新获得了较好的润滑性能。合成润滑油的概念及特点合成润滑油是传统的矿基润滑油的一种替代品，利用脂类润滑油以及聚烯类润滑油，加上一定比例的添加剂所形成的一种润滑油”。按照合成比例来区分的话，又分为全合成润滑油以及半合成润滑油两种。前者基础用油全部为脂类以及聚烯类，而后者是将其与矿基进行组合。当前市场上所销售的大多数的合成润滑油都是经过高度提炼的第三类矿物油，也被称之为GroupⅢ。而真正意义上的全合成润滑油应为通过对原油中的瓦斯以及天然气分散出来的乙烯和丙烯进行聚合、催化等化学手段而提炼出的大分子基础液体。在工业还不是特别发达的年代，受限于当时的锻造工艺以及冶炼手段，所制造出的机械结构比较松散，对于功效的要求也不高，因此利用价格低廉的矿基润滑油也能达到很好的效果。然而，当今的机械设备内部的结构越来越精细，工作条件也越来越严苛，常常伴随着高温高压并且在特殊的情况下还伴随着强辐射。传统的矿基润滑油已经满足不了机械运行的需求，必须运用润滑效果更好、稳定性更高的合成机油。一方面在冰箱、空调等制冷设备中，由于不含氯的制冷剂与矿物油无法融合，因此必须采用合成机油。另一方面在工作环境恶劣时，比如对水力、风力发动机的齿轮箱以及发电厂齿轮箱进行润滑的时候，就需要采用合成机油，以保证机械在高温高速运转的过程中能够得到足够的润滑。

合成润滑油的研究现状3.1烷基化芳烃烷基苯是指苯环上的氢被烷基(例如甲基和乙基）取代后的产物，其中支链烷基苯不容易被降解，环境污染较大，所以一般都选用线型烷基苯作为润滑油的烷基苯。相对于矿物油，烷基苯能够更好地溶解多种添加剂或其它极性成分，并且具有优良的密封性能、低温性能、电绝缘性能以及热氧稳定性等。烷基苯和重烷基苯都是苯与长侧链烷基的化合物，烷基苯中含有98%以上的单烷苯，是制成润滑油的理性成分。重烷基苯别称为高沸(360℃~470℃），是重要的石油制品“。与矿物油相比，烷基苯油可以更有效地溶解氢氟烃型冷冻剂，是一种性能非常突出的合成冷冻机油基础油。这种机油于上个世纪九十年代出现，优势在于具有很好的低温流动性、氧化稳定性，并且与添加剂的感受性良好。此外，烷基化芳烃中不含有硫元素，而且价格比较便宜。目前其在合成润滑油中的重要性也逐步提高。烷基化芳烃的高热稳定性，也让其在金属加工行业中得到了很好的应用。与其他种类的合成机油相比，虽然烷基化芳烃的润滑效果并不出众，但是其与添加剂良好的融合性以及强抗氧化特性都让这种机油在高温环境中能够大显身手。且随着研究人员对其研究的深入，这种机油在低温环境下具有很强的流动性的特点也被充分利用起来。如今烷基化芳烃被广泛应用于航空工业当中，取得了不错的效果。3.2聚硅氧烷聚硅氧烷是一种透明液体至稠厚半固体，无色无味，分子量随聚合度不同而变化。不溶于水、甲醇、植物油和石蜡烃、微溶于乙醇、丁醇和甘油，易溶于苯、甲苯、二甲苯、乙醚和氯代烷烃。黏温系数小，压缩率大，表面张力小，憎水防潮性好，比热容和导热系数小。具有优异的电绝缘性能和耐热性，闪点高、凝固点低，可在-50～+200℃温度范围内长期使用，用作合成润滑油。中国的有机硅润滑油研制工作从上个世纪五十年代末期开展，研发人员经过不懈的努力，终于在七十年代成功研制出了甲基氯苯基硅油。这种硅基润滑油具有非常好的润滑效果，特别是在钢、铜锡合金摩擦副面的润滑方面取得了不错的效果。而后，研究人员仍不断探索，在其基础上又研制出了甲基三氟丙基氯苯基硅油。这种机油克服了上一代硅油对于钢、钢摩擦副面润滑能力不佳的问题，在金属制造领域发挥出更重要的作用。3.3酯类合成油酯类合成油是在催化剂的作用下通过可再生有机酸和可再生有机醇进行酯化反应脱水，经过多次水洗、蒸馏等过程获得的有机化合物”。最早在上个世纪二十年代末期在德国研制成功。按照机油中酯基的位置以及数量来区分，可以将酯类合成油分为多元醇酯以及双酯等。这种机油具有非常特殊的分子结构，因此具备了很好的黏温性能以及高低温性能。酯类合成油特殊的分子结构特性具有倾点低、耐磨性好、低温流动性好、粘温性能良好、可生物降解不污染环境、无毒、价格适中等优点，可与矿物油及多数合成油混溶，并且原材料可再生，有利于推进循环经济。然而，酯类合成油与多数密封材料相容性较差、与涂料不相容、粘度较低、防腐蚀性中等。尽管如此，就目前合成机油的发展前景来看，酯类合成油仍是最具研究价值以及发展潜力的机油之一。不仅在军事工业中得到了很好的应用，在民用工业，比如汽车、冶金等领域也有着很好的发展前景。3.4离子液体润滑油离子液体是近些年来兴起的一种新型的合成润滑剂，其主要具有较强的热稳定性、挥发性极低、良好的对抗氧化性、较低的挥发性、无污染性、热稳定性和粘温性俱佳的特点，在国内，普遍使用烷基咪唑四氟硼酸盐和六氟磷酸盐离子液体合成此类润滑剂。当前阶段，这种离子润滑剂急需解决的问题主要包括腐蚀问题以及抗氧化问题。对此，通过更换不同的阳离子和阴离子的方式，可以有效的提升离子液体的纯度，从而实现降低腐蚀性和提高抗氧化性的效果。3.5PAO聚a-烯烃合成油（PAO）是一种以碳链C8-C12为主的线性a-烯烃在催化剂作用下发生聚合，聚合产物加氢处理后得到结构规则的长链烷烃。PAO合成油的原料易获得，生产工艺简单，价格便宜，且粘温性、蒸发量、低温流动性和热氧化定稳性等都优于矿物基础油。鄂红军等人通过GC/MS、13C核磁共振光谱法等技术对APIIII-4和PAO-4基础油的组成结构进行分析鉴定，研究其对热稳定性和氧化安定性的影响，认为PAO-4基础油含有高达96.4%的链烷烃以及大量的S-1、S-2、S-11的结构分子，这些特性均决定了其对抗氧剂具有更优异的感受性。倾斜点是检测润滑油低温流动性的重要指标。有研究者通过对6种不同润滑油基础油的倾点以及它们的变化趋势进行鉴定分析，结果表明，多侧链异构烷烃骨架有利于保持PAO良好的低温流动性，而侧链的存在增大了PAO整体结构的不规整性，降低了PAO的结晶度，使PAO具有良好的低温流动性。通过鄂红军等人对PAO润滑油基础油结构的实验探究，表明PAO合成油是很适合作为润滑油基础油，它将成为润滑领域中较为理想的基础油。PAO合成油其性能的远高于传统的矿物润滑油。当前阶段，很多公司都已经具备了生产PAO润滑油的能力，但是具备全黏度系列PAO产品生产能力的只有美孚石油公司。在具体生产制备的过程中，和国外很多很多公司普遍是利用乙烯齐聚法获得α-癸烯，之后采用催化齐聚和加氢离饱和的方式获得理化性能不同的PAO基础油。由于a-癸烯的纯度高，且催化活性和选择性较高，十分有利于对工艺条件的控制，因此通过这种方式制取的PAO产品在黏度指数、低温性能以及热氧化安定性等方面要优于使用蜡裂解以及分馏再聚合法获得的产品。此外，根据PAO的性能特点，在实际生产中可以通过调控分子链分子量分布的方式获得黏度和蒸气压不同的产品。目前，我国PAO合成油研究和国外的差距主要体现在催化剂、原材料以及制备工艺三个方面。3.6PFPE\t"/item/%E5%85%A8%E6%B0%9F%E8%81%9A%E9%86%9A/_blank"PFPE即全氟聚醚是一种常温下为液体的\t"/item/%E5%85%A8%E6%B0%9F%E8%81%9A%E9%86%9A/_blank"合成聚合物.聚醚类油是以环氧乙烷（EO)、环氧丙烷（PO)、环氧丁烷（BO）等在催化剂作用下开环均聚或共聚而成的线型聚合物。随着聚醚分子量的增加，聚醚油的粘度和粘度指数也随之增加，由于聚醚在氧化条件下比较易断裂，形成了低分子的羰基和羰基化合物，所以聚醚类油对橡胶和金属的作用不大，可在高温下使用，并且不生成沉积物和胶状物质，具有低频点、挥发性低，闪点高、粘度指数高，润滑性好、热稳定性好等优点"。董斌等人以五硫化二磷、钼酸铵等为原材料反应合成二烷基二硫代磷酸氧钼，通过红外光谱仪等分析结果看出二烷基二硫代磷酸氧钼具有显著的耐极压性能，如果在聚醚油中添加少量的二烷基二硫代磷酸氧钼就能达到高载荷，其原因是二烷基二硫代磷酸氧钼在摩擦副表面吸附，分解的产物形成了一层具有较高强度、成分较为复杂的硫化物、磷化物以及含钼的薄膜，这层膜起到减小摩擦、抗擦伤等效果，增大了载荷能力。由此可见，聚醚类油的性能在润滑油基础油中相对还是比较好的。合成润滑油的未来发展趋势4.1分子结构性能增强目前，在所有类型的合成润滑油中，双酯、聚α-烯烃等领域的构性关系研究较为深入，复合酯以及新型酯类合成油的构性关系研究仍旧停留在初始阶段。通过构性关系研究针对的是分子结构和产品性能之间的关系规律，对于润滑油的分子结构设计具有十分重要的指导意义。而在离子液体润滑剂方面，要加强对分子结构、产品性能以及杂原子之间关系的研究，致力于通过较低的成本投入获得性能更佳的产品。此外，合成油分子结构的科学设计对于保障机械设备在恶劣环境条件下的高效运行也具有十分重要的意义。4.2应用领域不断拓展润滑油使用的目的就是为了提高机械设备的寿命和可靠性，因此关于合成润滑油的研究也应以此为导向。随着机械设备对可靠性的要求越来越高，合成润滑油在长寿命的机械设备中的应用越来越重要，围绕不同设备运转过程中的使用要求，需要开展多种润滑油在不同条件下的加速氧化实验来获得可靠的数据。虽然合成润滑油性能优异，但是价格较为昂贵，因此需要在控制原料、优化工艺等方面进行探索，以此来降低生产成本。具体体现在以下几个方面首先，润滑油的稳定性直接影响着机械设备的运行寿命，尤其是在摩擦、高低温以及氧化等不利条件下的稳定性。因此，要加强对合成润滑油分子结构稳定性的研究，掌握分子结构和产品稳定性二者之间的关系，如此才能使润滑油在不同的环境下发挥出应有的作用。其次，在机械设备运行的过程中，润滑油会经历分解、聚合以及挥发等过程，造成润滑油寿命的损耗。因此，要研究不同环境条件下合成润滑油的讲解机制。其三，结合机械设备运行过程中的使用要求，对合成润滑油在不同条件下的加速氧化试验原理和方法进行研究，全面掌握润滑油的使用数据，为润滑油在工程中的实际应用提供和实验依据。最后，合成润滑油虽然具备多项性能优势，但是由于价格过高，因此一直未能得到全面的普及和应用。对此，应该加强对润滑油制备的成本控制技术的研究，为合成润滑油的推广提供支持。4.3制备工艺更加精湛当前阶段，不同种类合成润滑剂的制备工艺已经趋于完善，但是制备过程中耗能高、污染严重、后续处理程序复杂等问题却未得到有效的解决。我国相关产品的性能在整体上要低于国外，尤其实在高黏度PAO和酯类合成润滑油方面存在巨大的差距。导致这一情况的主要原因除了催化剂、原材料以及制备工艺方面的原因之外，生产工艺控制不严格也是其一，导致我国产品在理化润滑性能、洁净度等方面有所不足。因此，我国必须从原材料筛选、催化剂研发、反应技术路线控制以及后处理工艺优化等多个方面入手，不断提高制备技术，促进我国合成润滑油产品质量的提升。4.4生态理念市场趋势随着碳中和成为国策，绿色生态越来越被人们所重视，为了助力节能减排工作，润滑油行业的发展也指明了方向。目前，汽车和工业的飞速进步及节能减排、低碳经济的发展，都对合成润滑剂未来发展提出了新的要求，推动润滑油行业实现绿色、节能发展刻不容缓。合成润滑油需求量的迅速增长主要有以下几方面的因素：首先是高科技的发展对润滑剂要求更苛刻，机械设备小型化、负荷增加、精密度提高、使用寿命延长、要求润滑油用量少，同时能耐高低温、重负荷、长寿命。其次，由于资源短缺，普遍要求节能。合成润滑油可利用动植物油及其它化工原料制备，扩大了原料来源，而且合成润滑油用量少、蒸发量小，补加量少，寿命长，最终可减少用量，达到了节约能源的目的。再次，新世纪对环境保护的要求更高、更全面。矿物油不能生物降解。今后，在各类合成润滑油中增长较快的是聚a-烯烃和合成酯类油。结论相对运动的存在导致摩擦问题产生，而润滑油作为改善摩擦和磨损的重要手段，在设备摩擦接触表面采用材料分子间的摩擦代替干摩擦，从而达到降摩擦、减磨损、提高效率、延长使用寿命的目的，因此润合成滑