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兩個(gè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其之間的潤(rùn)滑油是起到減少因接觸而產(chǎn)生的磨損。潤(rùn)滑油是用在各種機(jī)械設(shè)備上以減少摩擦，保護(hù)機(jī)械及加工件的液體或半固體潤(rùn)滑劑。應(yīng)用中主要起潤(rùn)滑、輔助冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。

    潤(rùn)滑油一般由基礎(chǔ)油和添加劑兩部分組成。基礎(chǔ)油是潤(rùn)滑油的主要成分，決定著潤(rùn)滑油的基本性質(zhì)，添加劑可以彌補(bǔ)和改善基礎(chǔ)油性能方面的不足，賦予某些新的性能，是潤(rùn)滑油的重要組成部分。添加劑是改善潤(rùn)滑油性能的關(guān)鍵物質(zhì)，正確選擇，并且適量的加入，可以改善潤(rùn)滑油的理化性質(zhì)，賦予潤(rùn)滑油特殊的新性能，或增強(qiáng)其原來(lái)的某種性能，滿足實(shí)際需求?，F(xiàn)已合成得到的改性添加劑包括有機(jī)物，硫化物，氧化物，碳材料，氟化物和鉬化物等。使得基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑，防腐蝕和抗泡沫等性質(zhì)得以改善。

    改性潤(rùn)滑油添加劑

    潤(rùn)滑油添加劑是加入到基礎(chǔ)油中的一種或幾種化合物，用以改善潤(rùn)滑油的某種性能。按功能區(qū)分，添加劑分成兩大類(lèi)，一類(lèi)是改善基礎(chǔ)油理化性能，比如氧化穩(wěn)定性和黏溫性等；另一類(lèi)是改善機(jī)械器件表面的理化性能，比如極壓和抗摩性能等。

    目前，常用的潤(rùn)滑油添加劑的種類(lèi)繁多，功能各不相同，主要包括，粘度和傾點(diǎn)下降劑，抗摩擦劑，鈍化劑，抗氧化劑，極壓劑，抗泡沫劑，防腐蝕和防銹劑，乳化和破乳化劑等。

    1.有機(jī)物改性劑

    Wu等利用菜籽油為原料，進(jìn)行環(huán)氧化后作為添加劑，考察了降解潤(rùn)滑油的性能。研究表明，環(huán)氧化后的菜籽油具優(yōu)異的抗氧化性。摩擦實(shí)驗(yàn)表明，其具有較好的抗摩和極壓性能。其原因是摩擦表面發(fā)生聚合化學(xué)反應(yīng)，形成一層聚合物薄膜，從而降低摩擦磨損。

    Fang等制得了一種硼和硫基改性菜籽油作為潤(rùn)滑油添加劑。利用摩擦試驗(yàn)機(jī)對(duì)菜籽油添加劑的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其磨損表面形貌和化學(xué)物種通過(guò)X射線光電子能譜進(jìn)行分析。結(jié)果表明，該添加劑對(duì)提高菜籽油基礎(chǔ)油的承載能力、抗磨、減摩性能具有良好的效果。潤(rùn)滑機(jī)理可能是在摩擦表面形成高強(qiáng)度的吸附膜和摩擦化學(xué)反應(yīng)膜，由于長(zhǎng)鏈菜籽油分子的載體作用、元素硫的高反應(yīng)活性，元素硼的缺電子狀態(tài)及其協(xié)同作用造成的。

    2.硫化物改性劑

    李斌等研究了MoS2納米顆粒作為添加劑的潤(rùn)滑油的摩擦性能。研究結(jié)果表明，油酸表面活性劑添加量為2%和30min超聲波分散時(shí)間能夠顯著提高M(jìn)oS2納米顆粒在潤(rùn)滑油中的分散性。該潤(rùn)滑油具有良好的減摩、抗磨性能。尤其是MoS2納米顆粒的添加量為0.01%時(shí)，潤(rùn)滑油的抗磨和高負(fù)荷減磨性能最佳。

    萬(wàn)慶明等考察了MoS2納米顆粒作為添加劑的潤(rùn)滑油的摩擦以及傳熱性能。在基礎(chǔ)油中，將片狀MoS2納米顆粒分散，并加入適量的吐溫80制得了穩(wěn)定的MoS2潤(rùn)滑油懸浮液。

    研究結(jié)果表明，加入適量添加劑的潤(rùn)滑油與未添加的相比，黏度變化不大。然而，導(dǎo)熱系數(shù)提高顯著。該潤(rùn)滑油是一種優(yōu)異的傳熱流體。摩擦實(shí)驗(yàn)條件不同，加入添加劑的潤(rùn)滑油比未添加的基礎(chǔ)潤(rùn)滑油表現(xiàn)出較低的摩擦因子。

    容學(xué)德在室溫條件下利用摩擦磨損機(jī)，考察了ZnS納米顆粒作為添加劑的潤(rùn)滑油的摩擦性能。研究了ZnS的添加量、載荷等因素對(duì)摩擦因子的影響。研究表明，添加劑ZnS納米顆粒顯示出優(yōu)異的減摩以及抗磨性能。在摩擦過(guò)程中，沉積膜起到了較好的作用，可以作為潤(rùn)滑油減摩劑。

    3.氧化物改性劑

    高傳平等采用Fe3O4片狀納米顆粒作為潤(rùn)滑油添加劑，考察了其摩擦化學(xué)性質(zhì)和對(duì)摩擦化學(xué)的影響。

    研究表明，F(xiàn)e3O4片狀納米顆粒與摩擦前相比，化學(xué)反應(yīng)使納米顆粒的晶粒尺寸、氧化轉(zhuǎn)變溫度、相組成和晶面間距等有所改變。Fe3O4片狀納米顆粒在高速摩擦過(guò)程中產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng)，誘發(fā)片狀顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終在接觸表面形成多層含F(xiàn)e相，發(fā)揮穩(wěn)定的自修復(fù)作用。程鵬等利用油酸對(duì)TiO2納米顆粒進(jìn)行表面修飾。該顆?？梢苑€(wěn)定分散在基礎(chǔ)油中。

    研究結(jié)果表明，改性后的TiO2納米顆粒具有良好的潤(rùn)滑油分散穩(wěn)定性以及優(yōu)異的減摩、抗磨和自修復(fù)性能。霍玉秋等自制了尺寸為60nm左右單分散的SiO2納米顆粒添加劑。并將其以及1%清潔分散劑直接加入基礎(chǔ)油中。考察了其摩擦學(xué)性能。研究表明，SiO2納米顆粒添加劑可明顯提升基礎(chǔ)油的載荷能力和抗磨性能。

    4.碳單質(zhì)材料改性劑

    碳單質(zhì)納米材料潤(rùn)滑油添加劑因成功的解決了對(duì)摩擦副的腐蝕和堵塞問(wèn)題，取代了傳統(tǒng)的含有S和P等元素的添加劑。同時(shí)具有粒徑小，均勻的分散性以及填充表面劃痕和自修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。其是公認(rèn)的環(huán)境友好添加劑。

    主要包括金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管、石墨烯等。其中，石墨烯因具有良好的光學(xué)、高化學(xué)惰性、電學(xué)、力學(xué)和易剪切性質(zhì)，使其在潤(rùn)滑油方面具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。比如可以利用蠕蟲(chóng)狀石墨和石墨納米片混合膨脹石墨作為潤(rùn)滑油的添加劑，用氰基丙烯酸乙酯對(duì)其進(jìn)行改性。該添加劑保持了石墨的晶體構(gòu)造。在添入基礎(chǔ)油中，其表面的有機(jī)層和無(wú)機(jī)層間吸附有基礎(chǔ)油。改性添加劑的添加能夠提升潤(rùn)滑油的抗摩擦性能及載荷能力，最佳使用量?jī)H為0.2%。

    柯剛等利用1，3-丙二胺原位改性金剛石納米顆粒，并將其良好的分散在潤(rùn)滑油中?？疾炝嗽摳男蕴砑觿┨砑拥綕?rùn)滑油中的摩擦性能。研究結(jié)果表明，改性金剛石納米顆粒能夠顯著改善裝置的磨損狀態(tài)。

    金剛石納米顆粒的添加量達(dá)到0.6%時(shí)，提高極壓值42%，降低磨斑直徑15.4%，降低摩擦系數(shù)19%。張偉等研究了石墨烯改性潤(rùn)滑油的減摩抗磨性能。采用薄膜潤(rùn)滑理論分析了石墨烯添加劑的潤(rùn)滑機(jī)理。以石墨烯為潤(rùn)滑油添加劑，在油酸等表面活性劑輔助下均勻穩(wěn)定分散在基礎(chǔ)潤(rùn)滑油中，增強(qiáng)了潤(rùn)滑油的高溫抗壓性能和減摩抗磨性能。

    研究結(jié)果將有助于深入理解石墨烯的摩擦學(xué)性能。陶濤等在摩擦試驗(yàn)機(jī)上，利用接觸移動(dòng)方式，在三種溫度條件下，研究納米石墨顆粒和柴油煙炱作為添加劑的摩擦性能。原子力顯微鏡表征結(jié)果表明，柴油煙炱尺寸在20～70nm之間，納米石墨的尺寸在10～30nm之間。納米石墨顆粒和柴油煙炱在潤(rùn)滑油中共同起到抗磨作用，使摩擦系數(shù)降低了80%，磨損率下降了70%。兩種添加劑在表面形成了保護(hù)膜，改善了摩擦環(huán)境。

    5.其他改性劑

    閆婷婷等采用LaCl3、NH4F和表面修飾劑硅烷偶聯(lián)劑為原料制得了LaF3膠體。LaF3膠體通過(guò)相轉(zhuǎn)移進(jìn)入到油酸甲酯中，從而得到40nm的LaF3添加劑?？疾炝嗽?00N基礎(chǔ)油中LaF3的高溫穩(wěn)定性、分散性和摩擦性能。磨損表面形貌研究表明，在100N基礎(chǔ)油中LaF3添加劑具有良好的分散穩(wěn)定性、極壓抗磨及減摩性能。因?yàn)樵谀p表面生成含F(xiàn)和La的保護(hù)膜，磨損表面的磨痕明顯減少。

    夏迪等制得了二烷基二硫代氨基甲酸鉬潤(rùn)滑油添加劑。并添加到基礎(chǔ)油中，研究了其抗氧化性能。對(duì)比了該添加劑與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品在基礎(chǔ)油中的摩擦性質(zhì)的不同。研究表明，該添加劑熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良。添加為1%時(shí)，提高基礎(chǔ)油的抗氧化性能明顯。由于在摩擦過(guò)程中發(fā)生摩擦反應(yīng)，摩擦接觸表面形成了含Mo元素的產(chǎn)物減小磨損。

    張翼東等將銅納米顆粒作為添加劑，利用二烷基二硫代磷酸對(duì)其進(jìn)行原位修飾?？疾炝俗鳛榛A(chǔ)油添加劑的減摩、抗磨及自修復(fù)性能。結(jié)果表明，其改性的潤(rùn)滑油的減摩、抗磨和自修復(fù)性能良好。在300N的負(fù)載下，添加4%的銅納米顆粒時(shí)修復(fù)效果最佳，磨斑直徑和摩擦因數(shù)呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。銅顆粒在摩擦過(guò)程中在接觸表面形成薄膜。該薄膜與修飾層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而表現(xiàn)出自修復(fù)性能。

    應(yīng)用

    1.潤(rùn)滑

    機(jī)械設(shè)備在高速運(yùn)行時(shí)，如果摩擦部位沒(méi)有進(jìn)行適當(dāng)潤(rùn)滑，就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦。事實(shí)表明，強(qiáng)烈摩擦?xí)焖佼a(chǎn)生高溫和高熱，足以熔化機(jī)械設(shè)備的零部件。所以，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要對(duì)發(fā)生相對(duì)摩擦的部位給予良好的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油流到相對(duì)摩擦位置后，就會(huì)在摩擦處形成一層油性薄膜，降低摩擦阻力。但是潤(rùn)滑油的用量不能過(guò)大，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)阻力，影響轉(zhuǎn)速。

    井致遠(yuǎn)等為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)在極端天氣情況下的潤(rùn)滑條件，制得了石墨烯與二烷基二硫代氨基甲酸鉬復(fù)合潤(rùn)滑油添加劑。利用磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)研究了其潤(rùn)滑性質(zhì)。研究表明，復(fù)合添加劑具有良好的減摩抗磨性質(zhì)。

    能夠避免單一添加劑在高溫條件下，抗磨減摩性能的缺陷。MoO3、MoS2和石墨烯使得復(fù)合添加劑的摩擦表面平滑。復(fù)合添加劑具有良好的潤(rùn)滑效果，潤(rùn)滑油的抗磨性能得以大大提升。喻建勝等利用Cu顆粒為原料，采用表面改性劑改性Cu粉體的表面處，然后，將其作為添加劑填入到基礎(chǔ)潤(rùn)滑油中，從而提升其減摩抗磨性能。

    研究表明，改性Cu顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)，與未改性的相比，磨斑直徑縮小了36%，油液性能穩(wěn)定。Xie等采用往復(fù)滑動(dòng)平面摩擦球來(lái)測(cè)試添加和沒(méi)有添加MoS2和SiO2潤(rùn)滑油的摩擦性能。測(cè)試的機(jī)械部件是鎂合金/鋼器械部件。利用三組不同的接觸條件評(píng)價(jià)潤(rùn)滑油的濃度，承載能力和潤(rùn)滑膜的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，添加納米顆粒后，基礎(chǔ)潤(rùn)滑油的摩擦學(xué)性能得到改善。與SiO2相比，在承載能力和潤(rùn)滑油膜的穩(wěn)定性方面，MoS2的改善效果特別的明顯。

    2.防腐蝕

    機(jī)械部件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)或存放時(shí)，潤(rùn)滑油和空氣中的水分能腐蝕和銹蝕機(jī)件，從而增加摩擦面的磨損。潤(rùn)滑油可以在機(jī)械部件表面形成一層油膜，避免部件的表面被水氣直接接觸，造成腐蝕。馮兵等研究氮雜環(huán)防腐劑的潤(rùn)滑油的防腐蝕性能。

    研究發(fā)現(xiàn)，所用防腐劑的濃度，在軸承表面防腐劑的吸附量與防腐性質(zhì)是有較大不同的。隨著所用防腐劑濃度的提高，軸承接觸表面膜的防腐劑吸附量與腐蝕變化量均增大;在軸承表面防腐劑濃度對(duì)其吸附量的影響與防腐蝕性能的影響是一致的。

    3.抗泡沫

    潤(rùn)滑油在潤(rùn)滑的過(guò)程中接觸空氣，可能將空氣帶入產(chǎn)生氣泡。泡沫存在于潤(rùn)滑油中會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題，比如斷流和氣阻現(xiàn)象，油品消耗增加和機(jī)械部件的磨損等。因此，要提高潤(rùn)滑油的抗泡性能。

    目前，在基礎(chǔ)油中加入抗泡劑是解決此類(lèi)問(wèn)題的最好方法之一，也是使?jié)櫥桶l(fā)揮基礎(chǔ)性能的良好方式之一?？古輨┲饕ü栊?、非硅型和復(fù)合型抗泡劑。例如，二甲基硅油抗泡劑具有化學(xué)不活潑性，無(wú)味等特點(diǎn)，添加量在0.001%左右。馮和翠等研究表明，使用少量的聚丙烯酸酯，潤(rùn)滑油中空氣的釋放性較好。同時(shí)，在酸性條件下，具有較高的除泡率，與硅油相比，其對(duì)空氣釋放值較小。長(zhǎng)期存放后，抗泡性能降低不明顯，穩(wěn)定性能良好。

    4.其他

    邵毅等利用量熱法、模擬試驗(yàn)、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究了二烷基二硫代磷酸鉬為添加劑的潤(rùn)滑油的氧化安定性能。研究表明，二烷基二硫代磷酸鉬具有優(yōu)異的抗氧化性，能較大的提高油品的初始氧化溫度，降低模擬油樣的氧化的程度。二烷基二硫代磷酸鉬的加入增加了高溫沉積物。模擬實(shí)驗(yàn)后，油樣的潤(rùn)滑性能得到顯著下降。

    李黔蜀等利用降凝劑馬來(lái)酸二異辛酯-甲基丙烯酸十四酯-苯乙烯三元共聚物為主劑，分別與極性化合物和表面活性劑進(jìn)行配比，考察了不同配比條件下，復(fù)配添加劑潤(rùn)滑油的降凝效果。研究表明，在質(zhì)量比相同的前提下，與表面活性劑復(fù)配的降凝效果好于與極性化合物的效果。司盤(pán)40與該降凝劑復(fù)配，其降凝效果最佳，當(dāng)質(zhì)量配比為4∶1時(shí)，基礎(chǔ)油凝點(diǎn)降低了26℃。

    結(jié)果與展望

    目前，改性潤(rùn)滑油及其添加劑的種類(lèi)和應(yīng)用領(lǐng)域的研究較多。但是，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中還有一些不盡如人意的地方，急需改進(jìn)。

    (1)大部分研究多集中于單一添加劑的研究和應(yīng)用，改善的也是潤(rùn)滑油單一的性能，對(duì)復(fù)合型潤(rùn)滑油添加劑的合成與性能研究鮮有報(bào)道；

    (2)對(duì)納米型無(wú)機(jī)物添加劑來(lái)說(shuō)，其加入到有機(jī)相潤(rùn)滑油中比較困難，其團(tuán)聚問(wèn)題一直困擾著研究者們。雖然可以利用表面原位修飾來(lái)提高納米顆粒的分散均勻性和穩(wěn)定性，但是，對(duì)原位修飾的作用機(jī)理研究的還不成熟，不能廣泛的指導(dǎo)添加劑顆粒的原位修飾過(guò)程，要更加細(xì)致的探究表面改性方法，改進(jìn)工藝流程和步驟或者是研發(fā)新型的分散和穩(wěn)定劑；

    (3)現(xiàn)使用比較廣泛的非硅型和硅型抗泡劑都存在缺陷，對(duì)潤(rùn)滑油的抗泡性影響較大，所以對(duì)此類(lèi)的問(wèn)題的較好的解決方法是應(yīng)大大研發(fā)復(fù)合型抗泡劑；

    (4)發(fā)展簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、放量的制備方法的潤(rùn)滑油添加劑，勢(shì)在必行。來(lái)源：商機(jī)苑潤(rùn)滑油行業(yè)信息