潤滑油的開發(fā)有利于降低摩擦磨損，從而促進工業(yè)進程的推進。生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油是一種生物可降解的高分子材料，可實現(xiàn)CO2零排放，主要有烴類、酯類和醚類潤滑油基礎(chǔ)油等。生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油可通過不同長度的碳鏈重組、化學合成路徑的準確調(diào)控和基礎(chǔ)油組分的精準解析以達到潤滑油的高性能要求。
 

　　潤滑油的性質(zhì)主要依賴于基礎(chǔ)油，潤滑油基礎(chǔ)油在潤滑油中的質(zhì)量分數(shù)占到80%以上，目前聚α-烯烴合成潤滑油的原料大多是以石化資源乙烯齊聚制備的長鏈烯烴，而生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油是以可再生的生物質(zhì)為原料開發(fā)出的綠色新潤滑油基礎(chǔ)油。
 

　　通常來說，生物質(zhì)基潤滑油被定義為具有低毒性或無毒性的生物降解性產(chǎn)品，屬于CO2零排放，且原料可以再生，因此被認為是未來傳統(tǒng)石油基潤滑油的替代品。據(jù)預測，在未來十年，環(huán)保型/可再生生物降解潤滑油在全球的銷量份額約占到15%~30%。
 

　　生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油主要有烴類、酯類和醚類潤滑油基礎(chǔ)油，通過復雜的化學改性和碳鏈重組達到潤滑油基礎(chǔ)油的碳鏈結(jié)構(gòu)和性能要求等。利用不同方法和策略制備的生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油具有不同的性質(zhì)，決定了其用途。

　　一、酯類潤滑油基礎(chǔ)油

　　采用植物油作為原料制備潤滑油具有天然的優(yōu)勢，因為植物油含有長碳鏈結(jié)構(gòu)和豐富的官能團，可利用植物油中的活潑官能團對植物油的碳鏈進行重組，從而達到既定油品的性質(zhì)。

　　植物油的不飽和結(jié)構(gòu)和醇組分中的β-CH基團導致其氧和熱具有不穩(wěn)定性，使得植物油很難直接用作潤滑油，可通過加氫、酯交換和酯化反應(yīng)等改善油脂的性能。而植物油在加氫過程易發(fā)生雙鍵飽和、幾何(順反)異構(gòu)化和位置異構(gòu)化，同時，甘油中的β氫原子很容易從分子結(jié)構(gòu)中去除，將酯分解成酸和醇。采用長鏈醇對其進行酯交換或者酯化反應(yīng)生成酯類化合物能有效改善其潤滑性能。

　　二、醚類生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油

　　油脂中的雙鍵降低了潤滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品的高溫穩(wěn)定性和氧化安定性?？赏ㄟ^環(huán)氧化形成黏溫性好、不結(jié)焦、對氫氣和烴類氣體溶解度小的環(huán)醚，從而有效改善潤滑性能。
 

　　原位環(huán)氧化反應(yīng)一般分為2步：(1)過氧酸的形成;(2)過氧酸與不飽和雙鍵的形成。過氧化氫的添加可有效促進乙烯基向環(huán)氧化合物的轉(zhuǎn)化，但是過高濃度的過氧化氫可使得其形成爆炸性混合物，存在潛在危險。同時，潤滑油中引入環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷也可增加所制備的潤滑油基礎(chǔ)油的水溶性，使得其使用范圍大大增加。環(huán)氧化潤滑油基礎(chǔ)油的工作溫度比同黏度石油基潤滑油基礎(chǔ)油低，齒面邊界力矩比石油基潤滑油基礎(chǔ)油高，因而功率損失小，非常適用于超負荷運轉(zhuǎn)的渦輪齒輪、閉合式齒輪的齒輪潤滑油、壓縮機油和冷凍機油。
 

　　雖然環(huán)狀醚類潤滑油具有諸多優(yōu)點，但是其低溫流動性和氧化穩(wěn)定性較差，可通過構(gòu)建支鏈醚類潤滑油基礎(chǔ)油來改善低溫流動性。相比于環(huán)狀醚類潤滑油基礎(chǔ)油，支鏈醚類潤滑油基礎(chǔ)油支鏈化程度高，結(jié)構(gòu)更為豐富，是改善低溫流動性和氧化穩(wěn)定性的有利途徑。

　　三、烴類生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油

　　為進一步提高生物質(zhì)基潤滑油基礎(chǔ)油的氧化安定性和降低酸值，由生物質(zhì)平臺分子出發(fā)合成全碳鏈結(jié)構(gòu)潤滑油基礎(chǔ)油引起了研究者的興趣。纖維素或半纖維素平臺化合物呋喃衍生物如呋喃、2-甲基呋喃、5-羥甲基呋喃、5-甲基呋喃、短鏈脂肪酸等，通過選擇性碳碳偶聯(lián)-加氫脫氧等步驟合成烴類潤滑油基礎(chǔ)油，可為高度支鏈化的生物基綠色烴類潤滑油基礎(chǔ)油制備策略提供啟發(fā)。
 

　　由于生物質(zhì)平臺分子原料碳數(shù)較少，通常需經(jīng)過多個合成步驟實現(xiàn)，使得生物質(zhì)基全碳鏈潤滑油基礎(chǔ)油的合成效率較低，每一步的分離都較為困難。但是生物質(zhì)基全碳鏈潤滑油基礎(chǔ)油相比于酯類和醚類潤滑油基礎(chǔ)油的結(jié)構(gòu)更為規(guī)整，不同鏈長和結(jié)構(gòu)的反應(yīng)物通過碳碳偶聯(lián)反應(yīng)可對產(chǎn)物分子的相對分子質(zhì)量、分子尺寸和支鏈化程度進行控制，也可根據(jù)需求對潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，打破了常規(guī)潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)不可控的缺點。目前所研究的生物質(zhì)基全碳鏈潤滑油基礎(chǔ)油多為低黏度潤滑油基礎(chǔ)油，這有利于提高發(fā)動機的耐久性，同時，由于其對發(fā)動機的阻力小，可增加發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。

　　四、總結(jié)

　　目前市場應(yīng)用最為廣泛的生物質(zhì)基潤滑油是酯類潤滑油基礎(chǔ)油，可根據(jù)性能要求靈活地調(diào)整酯基的個數(shù)以及碳鏈結(jié)構(gòu)，這同時也使得酯類潤滑油基礎(chǔ)油的原料需求量更大更豐富，對不同原料需要探索不同的合成工藝。甚至可進一步開發(fā)甘油三酯、脂肪酸和脂肪醇等混合原料的酯化技術(shù)，提高酯類潤滑油基礎(chǔ)油原料的適應(yīng)性。
 

　　因此，開發(fā)具有高活性且可重復使用的固體酸或堿性催化劑尤為重要，同時要注重催化劑的循環(huán)或再生性能。雖然酯基能提升某些潤滑性能，但是酯基作為極性基團能與機械內(nèi)的極性物質(zhì)(如：密封圈、橡膠蓋等)互溶，具有一定的腐蝕性。同時，酯類潤滑油基礎(chǔ)油也容易被水解，所以酯類潤滑油基礎(chǔ)油不適用于輪船或者潮濕的環(huán)境中。

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