夏 侃，陳波水，張 楠，方建華

（解放軍后勤工程學(xué)院油料應(yīng)用工程系，重慶401311）

隨著機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展以及人類環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，現(xiàn)代潤(rùn)滑技術(shù)已從以往只關(guān)注使用效能走向同時(shí)關(guān)注使用與生態(tài)雙重效能的潤(rùn)滑新理念，環(huán)境友好潤(rùn)滑劑已成為潤(rùn)滑材料發(fā)展的必然趨勢(shì)［1－4］。生物降解性是表征潤(rùn)滑劑生態(tài)效能的最重要指標(biāo)之一。礦物潤(rùn)滑油生物降解性差，屬生物難降解潤(rùn)滑劑，是礦物潤(rùn)滑油發(fā)展和廣泛應(yīng)用中亟待解決的重要問(wèn)題之一。

迄今為止，國(guó)內(nèi)外有關(guān)添加劑技術(shù)改善礦物潤(rùn)滑油生物降解性的研究報(bào)道很少。陳波水等［5－7］率先提出了生物降解促進(jìn)劑的新概念，并研制開(kāi)發(fā)出了多種可促進(jìn)礦物基礎(chǔ)油生物降解的添加劑。孫霞、梁愷等［8－11］的研究也表明，脂肪?；被峒巴榇减０返缺砻婊钚詣┳鳛樯锝到獯龠M(jìn)劑能有效提高礦物基礎(chǔ)油的生物降解性、抗磨減摩性和抗腐蝕性，但缺乏進(jìn)一步開(kāi)展生物降解促進(jìn)劑對(duì)成品潤(rùn)滑油生物降解性及相關(guān)物理化學(xué)性能影響的研究。成品潤(rùn)滑油與基礎(chǔ)油的組成和性能不同，系統(tǒng)研究生物降解促進(jìn)劑對(duì)成品潤(rùn)滑油生物降解性及相關(guān)物理化學(xué)性能影響對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)生物降解促進(jìn)劑的作用和機(jī)制、推動(dòng)生物降解促進(jìn)劑應(yīng)用具有重要意義。本課題以月桂酸二乙醇酰胺（LDEA）作為潤(rùn)滑油生物降解促進(jìn)劑，考察LDEA對(duì)HM46抗磨液壓油生物降解性、抗磨減摩性、抗腐蝕性、抗乳化性以及抗泡性的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要試劑

油酸，分析純，成都科龍化工試劑廠生產(chǎn)；LDEA，自制，制備方法參見(jiàn)文獻(xiàn)［12］；HM46抗磨液壓油，中國(guó)石化一坪潤(rùn)滑油公司生產(chǎn)。

1.2 生物降解性測(cè)定

采用課題組建立的潤(rùn)滑油生物降解性測(cè)定方法測(cè)定生物降解性［13］。該方法以生物降解指數(shù)BDI（相同條件下受試物降解生成的CO2與基準(zhǔn)物油酸降解生成的CO2的比值）為降解指標(biāo)，其值越大，生物降解性越好。

1.3 抗磨減摩性測(cè)定

將 LDEA 按質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.5%，1.0%，1.5%，2.0%分別加入 HM46抗磨液壓油中，采用MQ－800型四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)（廈門試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)），按GB/T 3142—1992方法測(cè)定潤(rùn)滑油最大無(wú)卡咬負(fù)荷（PB）和燒結(jié)負(fù)荷（PD）。采用濟(jì)南宏試金試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的MMW－1P型雙顯式立式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)磨試驗(yàn)，在載荷392N下測(cè)定磨斑直徑（WSD）及摩擦系數(shù)。試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為1 200r/min，所用鋼球?yàn)橹貞c鋼球廠生產(chǎn)的Φ12.7 mm的二級(jí)GCrl5鋼球，硬度59～61HRC。

1.4 腐蝕性測(cè)定

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的LDEA加入HM46抗磨液壓油中，參照石油產(chǎn)品銅片腐蝕試驗(yàn)方法（GB/T 5096—1985）測(cè)定潤(rùn)滑油腐蝕性。

1.5 抗乳化性測(cè)定

將 LDEA 按質(zhì) 量分?jǐn)?shù) 0.5%，1.0%，1.5%，2.0%分別加入HM46抗磨液壓油中，采用大連北方分析儀器有限公司生產(chǎn)的BF－25石油和合成液水分離性能測(cè)定器，按GB/T 7305方法測(cè)定添加LDEA前后抗磨液壓油的抗乳化性。

1.6 抗泡性測(cè)定

將 LDEA 按質(zhì) 量分?jǐn)?shù) 0.5%，1.0%，1.5%，2.0%分別加入HM46抗磨液壓油中，采用大連北方分析儀器有限公司生產(chǎn)的BF－24潤(rùn)滑油抗泡沫測(cè)定器，按GB/T 12579方法測(cè)定添加LDEA前后抗磨液壓油的抗泡性。

2 結(jié)果與討論

2.1 LDEA對(duì)液壓油生物降解性的影響

HM46液壓油以及加有1.0%LDEA 的HM46液壓油在不同降解時(shí)間內(nèi)的生物降解性變化情況見(jiàn)圖1。由圖1可以看出，在HM46抗磨液壓油中加入1.0%LDEA后，液壓油的生物降解指數(shù)明顯提高，在所試驗(yàn)的降解過(guò)程中均保持了較高的生物降解率，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到第14天時(shí)，BDI達(dá)到64.7%，較未添加LDEA時(shí)的33.4%提高了31.3百分點(diǎn)。生物降解性得到改善的原因可能是LDEA含微生物生長(zhǎng)所必須的氮元素，可以促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)；同時(shí)LDEA作為表面活性劑可以降低界面張力，增大油－水界面面積，從而便于微生物與較大油滴之間的直接接觸，加速石油烴的降解。

圖1 添加LDEA前后液壓油生物降解性隨時(shí)間的變化

2.2 LDEA對(duì)液壓油抗磨減摩性的影響

在HM46抗磨液壓油中加入LDEA后，液壓油PB值隨LDEA添加量的變化情況見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，當(dāng)LDEA添加量為0.5%時(shí)，液壓油的PB值略有下降，但當(dāng)添加量大于1.0%時(shí)，PB值有一定的提高，添加量大于1.5%時(shí)達(dá)到了803N的最大值。

圖2 HM46的PB值隨LDEA含量的變化

在HM46抗磨液壓油中加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的LDEA后，液壓油的PD值隨LDEA添加量變化的情況見(jiàn)圖3。由圖3可以看出，當(dāng)LDEA的添加量為0.5%時(shí)，PD值沒(méi)有變化，但當(dāng)添加量大于0.5%時(shí)，PD值略有下降，并且隨著添加量的增加穩(wěn)定在1 596N。

圖3 HM46的PD值隨LDEA含量的變化

在載荷392N、試驗(yàn)時(shí)間60min、轉(zhuǎn)速1 200r/min的條件下，采用添加不同含量LDEA的HM46抗磨液壓油作為潤(rùn)滑劑時(shí)，鋼球的WSD見(jiàn)表1。由表1可以看出，在加入不同量的LDEA后，磨斑直徑?jīng)]有明顯變化。

表1 添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LDEA后的鋼球磨斑直徑

添加不同含量LDEA的HM46抗磨液壓油作為潤(rùn)滑劑時(shí)，摩擦系數(shù)隨試驗(yàn)時(shí)間的變化情況見(jiàn)圖4。由圖4可以看出，在HM46抗磨液壓油中加入LDEA后，摩擦系數(shù)顯著降低，表明LDEA能起到一定程度的減摩作用，當(dāng)添加量為1.0%時(shí)減摩效果最好。

圖4 摩擦系數(shù)隨LDEA含量的變化

2.3 LDEA對(duì)液壓油抗腐蝕性的影響

在HM46抗磨液壓油中加入LDEA后，銅片腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出，LDEA的加入對(duì)抗磨液壓油的腐蝕性沒(méi)有明顯影響。

表2 抗腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果

2.4 LDEA對(duì)液壓油抗乳化性的影響

添加LDEA前后HM46抗磨液壓油抗乳化性能的變化情況見(jiàn)表3。由表3可以看出，加入LDEA后HM46抗磨液壓油的油水分離時(shí)間大幅縮短，當(dāng)添加量小于1.0%時(shí)破乳效果最明顯，表明LDEA可在一定程度上改善該液壓油的抗乳化性。

表3 抗乳化性試驗(yàn)結(jié)果

2.5 LDEA對(duì)液壓油抗泡性的影響

添加LDEA前后HM46抗磨液壓油抗泡性的變化情況見(jiàn)表4。由表4可以看出，LDEA的加入對(duì)HM46抗磨液壓油的抗泡性影響不大。

表4 抗泡性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（泡沫體積） mL

3 結(jié) 論

（1）LDEA能顯著提高HM46抗磨液壓油的生物降解性，表明LDEA是一種有效的礦物潤(rùn)滑油生物降解促進(jìn)劑。

（2）LDEA作為生物降解促進(jìn)劑在改善HM46抗磨液壓油生物降解性的同時(shí)，能在一定程度上改善HM46抗磨液壓油的減摩性和抗乳化性。

（3）LDEA對(duì)HM46抗磨液壓油的抗磨性、抗腐蝕性及抗泡性無(wú)明顯影響。

（4）本結(jié)果僅適于中國(guó)石化一坪潤(rùn)滑油公司生產(chǎn)的HM46抗磨液壓油，考慮到不同生產(chǎn)廠和不同品種的抗磨液壓油其組成配方不同，是否得到相同的結(jié)論需進(jìn)一步驗(yàn)證。

［1］Bartz W J.Environmentally acceptable tribological practices［C］//Proceedings of the 4thChina International Symposium on Tribology，2004

［2］Erhan S Z，Asadauskas S.Lubricant basestocks from vegetable oils［J］.Industrial Crops and Products，2000，11（2）：277－282

［3］Willing A.Lubricants based on renewable resources—An environmentally compatible alternative to mineral oil products［J］.Chemosphere，2001，43：89－98

［4］王大璞，烏學(xué)東，張信剛，等.綠色潤(rùn)滑劑的發(fā)展概況［J］.摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，1999，19（2）：181－186.

［5］Chen Boshui，F(xiàn)ang Jianhua，Dong Ling，et al.Enhancement of biodegradability of lubricants by biodegradation accelerants［J］.Lubrication Science，2008，20（4）：311－317

［6］陳波水，方建華.潤(rùn)滑劑生物降解促進(jìn)劑：概念提出與效能評(píng)價(jià)［J］.后勤工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，27（4）：41－44

［7］陳波水，黃偉九，孫霞，等.脂肪酰基氨基酸在礦物潤(rùn)滑油中的摩擦磨損特性［J］.材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011（6）：24－28

［8］陳波水，張楠，方建華，等.脂肪酰基氨基酸對(duì)礦物潤(rùn)滑油生物降解性的影響研究［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009（7）：29－35

［9］孫霞，陳波水，謝學(xué)兵，等.月桂?；彼嶙鳛闈?rùn)滑油添加劑的性能研究［J］.石油煉制與化工，2007，38（11）：37－40

［10］孫霞，陳波水，謝學(xué)兵，等.N－月桂?；劝彼嶙鳛闈?rùn)滑油生物降解促進(jìn)劑的研究［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2008，22（2）：124－125，131

［11］梁愷，陳波水，張楠，等.油酸二乙醇酰胺磷酸酯對(duì)潤(rùn)滑油生物降解及抗磨減摩性能的影響［J］.石油煉制與化工，2012，43（1）：68－71

［12］梁愷.烷醇酰胺及烷醇酰胺酯對(duì)潤(rùn)滑油生物降解性及潤(rùn)滑性影響研究［D］.重慶：后勤工程學(xué)院，2012

［13］王昆，方建華，陳波水，等.潤(rùn)滑油生物降解性快速測(cè)定方法的研究［J］.石油學(xué)報(bào)（石油加工），2004，20（6）：74－78