環(huán)保要求引起潤滑脂組分的深刻變化
發(fā)布時間: 2013/7/29
環(huán)保型潤滑脂的名稱并未統(tǒng)一，冠以環(huán)境友好、綠色、可生物降解、可循環(huán)、無毒、可再利用的均有；環(huán)保型潤滑脂的標(biāo)準(zhǔn)世界上也未統(tǒng)一，什么樣的潤滑脂就是環(huán)保型潤滑脂？人們還有爭論；測定生物可降解性的方法也有多種，可都不能說很完善。這是一個新興的領(lǐng)域必然要經(jīng)歷的一個發(fā)展階段。 １９９７年在華盛頓召開的首屆綠色化學(xué)和工程會議上，美國化學(xué)協(xié)會的主席指出，綠色化學(xué)“給我們提出的挑戰(zhàn)是關(guān)注化學(xué)產(chǎn)品存在的整個過程，要創(chuàng)造出能夠有效地生產(chǎn)出有用的產(chǎn)品并且產(chǎn)生較少廢物的新的生產(chǎn)方式?！睍h討論的環(huán)保產(chǎn)品概念已涉及到產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝、運輸、使用和處理的全過程。不過，目前潤滑劑行業(yè)對環(huán)保潤滑脂的基本要求是產(chǎn)品本身的生態(tài)學(xué)特性，即對環(huán)境無害?？缮锝到獾?、低毒的或者低毒和可生物降解兼而有之的便可看作環(huán)境友好的產(chǎn)品，或者稱作環(huán)保型產(chǎn)品。
生物降解是指有機化學(xué)品在生物分泌的各種酶作用下，通過氧化、還原、水解、脫氫、脫鹵等一系列生物化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜有機化合物轉(zhuǎn)化為簡單的有機物或無機物（如ＣＯ２和Ｈ２Ｏ）的過程。
潤滑劑的生物降解性就是指潤滑劑在微生物的作用下，發(fā)生上述生化反應(yīng)而被氧化、分解的程度。生物降解性好的潤滑劑在廢棄后，經(jīng)過微生物的作用，降解為水和二氧化碳，不會污染土壤、水和空氣，也就達到了保護環(huán)境的目的。
生物降解性的測定方法分為衰減試驗、間接試驗和連續(xù)試驗等三種類型，各種試驗方法適合的物質(zhì)不同，測定的條件不同，所得的結(jié)果也不相同。而且沒有哪種方法考慮到所有重要的環(huán)境因素（如水、土壤、空氣、光等）對生物降解性能的影響。目前用于評價生物降解性的主要方法有歐洲的ＣＥＣＬ３３Ｔ８２和美國材料試驗學(xué)會的ＡＳＴＭＤ５８６４方法。由于潤滑劑大多不溶于水，因此主要采用只適合于非水溶性物質(zhì)的ＣＥＣＬ３３Ｔ８２方法進行試驗。
可見，植物油和多元醇酯、雙酯的生物降解性最好；礦物油的生物降解性較差。由于礦物油是現(xiàn)在用得最多的潤滑劑和潤滑脂基礎(chǔ)油，這一結(jié)果勢必對未來的潤滑劑產(chǎn)生深遠的影響，構(gòu)成潤滑脂（不僅是汽車用潤滑脂）的組分將發(fā)生深刻的變化。
基于現(xiàn)有的研究和認識，制備環(huán)保型潤滑脂的候選組分有：
基礎(chǔ)油：植物油（大豆油、蓖麻油、葵花子油、菜籽油等，主要是菜籽油）；酯類油（多元醇酯、雙酯）；聚乙二醇（分子量＜５００者生物降解度＞８０％，分子量＞５００者生物降解度明顯降低）；聚α烯烴（其生物降解度隨黏度不同而異，高黏度的聚α烯烴降解緩慢，但低黏度的聚α烯烴生物降解性良好，ＣＥＣ方法試驗的生物降解度＞８０％）。
植物油的缺點是不飽和度較高（碘值高達１００ｇＩ／１００ｇ以上），氧化安定性和熱安定性都比較差，使用溫度范圍受到很大限制（表９４）。即使氧化安定性較好的高油酸菜籽油在１４０℃時也會發(fā)生明顯的氧化和聚合。如何避免在制備過程和使用中的氧化和劣化是研究者面臨的難題。不過，植物油來源廣價格低的優(yōu)勢仍然有很大的吸引力，研究的課題包括利用基因技術(shù)使菜籽油改性；多元醇酯、雙酯早已作為高性能潤滑脂的基礎(chǔ)油使用，只是價格較高，但從綜合性能考慮，合成酯類油應(yīng)是今后發(fā)展的主流，開發(fā)非石油來源價格便宜的酯類油是更值得關(guān)注的課題。
稠化劑：一般常用的稠化劑都可用于可生物降解潤滑脂。雖然膨潤土和硅膠在環(huán)境中不能發(fā)生生物降解，但對環(huán)境無害，所以仍可使用。鉛皂、鋇皂因?qū)Νh(huán)境潛在的毒性不宜再用。１２羥基硬脂酸鋰皂、１２羥基硬脂酸鈣皂、鋰鈣基混合皂、復(fù)合鋁皂比較適合作為可生物降解潤滑脂的稠化劑。近年發(fā)現(xiàn)復(fù)合鈦皂與各植物基礎(chǔ)油構(gòu)成的潤滑脂生物降解性均超過９０％（高于鋰基脂）。
添加劑：抗氧劑———胺、酚類；抗腐蝕劑———胺、脂肪酸衍生物；極壓抗磨劑———ＳＰ化合物、二硫代氨基甲酸酯（無灰）。值得一提的是，少量的菜籽油可以極大地促進潤滑脂的生物降解，起作生物降解促進劑的作用。在相同條件下，它可使符合ＭＩＬＬ１０９２４Ｆ規(guī)格的潤滑脂的生物降解率由２８％提高到４６５％。這可能是因為細菌喜歡吃有天然味道的生物降解促進劑的緣故。生物降解促進劑的研制和開發(fā)可能成為今后可生物降解潤滑脂研究的一個熱點。
可生物降解潤滑脂的添加劑不應(yīng)含有金屬（鉀和鈣除外）元素，這限制了許多添加劑的應(yīng)用。過去２０年有一個重要發(fā)現(xiàn)為含金屬元素添加劑的研究提供了新的思路：并不是所有金屬形態(tài)對生物都是有毒的，形態(tài)的變化可導(dǎo)致金屬毒性的降低。ＯＥＣＤ３０１Ｂ法是把潤滑脂置于含有普通土壤和污水細菌的水溶液中，如果所測的潤滑脂在２８天內(nèi)有６０％的碳轉(zhuǎn)化成了ＣＯ２，就可認為這種潤滑脂可迅速降解。植物油和某些酯類可以達到可迅速降解的標(biāo)準(zhǔn)，礦物油卻不行，只有４２％～４９％轉(zhuǎn)化為ＣＯ２。ＯＥＣＤ２０３法是把鮭魚放進不同含量的油或脂溶液中，９６ｈ以后使５０％的魚致死的含量用來表示樣品的毒性。其值大于１０００μｇ／ｇ的潤滑劑就認為可以接受，歐盟標(biāo)準(zhǔn)是５０００μｇ／ｇ。
近幾年通過認證的可生物降解潤滑脂不斷增加，有的已推廣應(yīng)用。瑞士已經(jīng)有了使用可生物降解潤滑脂的經(jīng)驗。較典型的應(yīng)用領(lǐng)域是：汽車底盤的集中潤滑系統(tǒng)，鐵路輪軌凸緣和轉(zhuǎn)轍機、污水凈化裝置、水上建筑和挖掘機械、林業(yè)機械、糧食和食品機械、農(nóng)業(yè)機械等領(lǐng)域。
