近年来,随着国际汽车生产技术的引进,国内轿车业的飞速发展,我国国民经济不断发展,个人消费能力的提高,汽车进入家庭的步伐加快,我国的轿车保有量发展迅速。汽车保有量的迅速发展,直接带来的就是环境污染问题。环境监测数据分析表明,在这些污染物中,除烟尘和二氧化硫外,汽车尾气排放已成为城市大气污染的重要污染源,且由于机动车是低空排放,对低空大气环境和人体危害更大。
世界各国对能源问题和环境污染问题的日益重视,欧美各国包括中国在内对汽车尾气排放指标要求越来越严格,内燃机的节能、提高汽车燃油经济性和控制汽车尾气的排放等问题的解决已迫在眉睫。一方面内燃机发动机生产厂家通过对发动机的结构进行改进从而提高发动机的节能性及排放,如采用涡轮增压技术、电控共轨式高压喷射、电控废气再循环、电子燃油喷射系统、安装尾气三元催化转化器等措施来发动机的动力性、经济性以及排放指标等综合性能。另一方面发动机在结构上的改变对润滑油的要求更加苛刻,要求使用的发动机润滑油产品要满足更高的燃油经济性能(即节能要求)。
低粘度级别、节能型发动机油比例不断增长,通过使用低粘度节能发动机油,降低发动机摩擦损失,提高动力,成为提高汽车燃料经济性的有效途径之一。
一、减摩剂的研究现状
通常添加在节能汽油机油中的减摩剂为金属有机化合物和无灰有机化合物(不含金属元素)两大类。其中金属有机化合物主要有含钼、含铜有机化合物,此类减摩剂的作用机理研究的还不是很清楚,基本有以下推断:钼扩散进入粗糙面、形成聚合物膜、原地生成二硫化钼(得到多数*的假设)、金属(铜)的选择性迁移导致形成稀疏并易于剪切的金属膜。无灰有机化合物包括羧酸和它们的衍生物,酰胺、酰亚胺、胺及其衍生物,磷和磷酸衍生物、有机聚合物以及硼酸酯类化合物,这类化合物由于作用模式的不同,减摩机理也不相同。主要涉及到反应层的形成(磷化物和硫化物)、吸附层的形成、原位聚合物的形成几种。减摩剂在边界润滑状态和混合润滑状态起主要作用。其中无灰有机化合物在混合润滑状态时是效的,而在边界润滑状态时金属有机化合物具有显著的效果。
二、有机钼减摩剂的应用
从近几年的文献中可以了解到有机钼化合物是在汽油机油中应用较广泛的金属有机化合物,这类化合物主要有二硫代氨基甲酸钼(modtc)、二硫代磷酸钼(modtp)、钼混合物(molyvan855)等。1968年,r.t.vanderbilt公司的eugene v. rowan等发明了油溶性有机钼润滑油添加剂二烷基二硫代磷酸钼作为汽车发动机润滑油的添加剂,该添加剂可使汽车用燃料油耗比下降,又可延长发动机使用寿命。 1974年j.froeschman 等研制出了二烷基二硫代氨基甲酸钼润滑油添加剂,与二烷基二硫代磷酸钼不同的是该类添加剂为粉末状固体,其分子中不含磷元素,从而避免了磷元素可能对尾气处理器催化剂的污染。1993年r.t.vanderbilt公司]的研究人员研制出了钼混合物。1999年埃克森研究与工程公司的研究人员研发出一种新型有机钼润滑油添加剂,mo3sx(l)4,(x=4~10,l=二烷基二硫代氨基甲酸盐)。据称该化合物减摩、抗磨性能良好,infineum公司立即用该添加剂调配出高级润滑油。乙基公司在润滑油中加入有机钼化合物后通过了ⅲe发动机程序,结果表明,含有机钼为115—458毫克/升的发动机油的摩擦学性能全部优于不含钼的润滑油。日本东燃株式会社的研发的节能润滑油中含有一定的二烷基二硫代氨基甲酸钼添加剂。美国阿斯兰德公司 调制的高级润滑油中也添加了有机钼润滑油添加剂,该润滑油表现出了良好的抗磨性能,可节省燃油3.4%。美国用srv试验评价了modtc和其它几种添加剂复合后对摩擦系数的影响,试验结果显示,modtc在高温下可明显降低摩擦系数,modtc与zddp和分散剂复配其作用明显。
有研究表明有机钼减摩剂和酯类减摩剂在改善油品的减摩性能有协同作用。酯类减摩剂减摩剂主要有两种:一种为有机硼酸酯及其硼酸盐类的衍生物;另一种为只含碳、氢、氧的长链有机酯。有机硼酸酯早期是作为抗氧剂加到润滑油中的,后来的研究发现有很好的减摩抗磨作用。近十年来,美国陆续报道了大量硼酸酯化合物具有一定的减摩抗磨作用。硼酸酯与有机胺反应生成能够合成比硼酸酯性能更高的摩擦改性剂;此外通过接枝咪唑啉、酰胺化等手段生成的硼酸酯类化合物也表现出更优的减摩抗磨作用。长链有机酯化合物和有机钼减摩剂复配后在改善摩擦性能方面表现出非常好的协同作用。长链酯类减摩剂在比较宽的温度范围(40℃-140℃)内都具有比较明显的减摩效果,但在低温区(小于90℃)时,在高温区时会发生脱附现象并且还出现与其他活性添加剂竞争吸附的现象,从而影响减摩效果。有机钼减摩剂在高温区(大于120℃)才具有减摩作用。美国中都采用了有机钼盐和酯类化合物复配的减摩剂体系。
三、纳米润滑油添加剂的应用
将纳米粒子应用于润滑体系中,是一个全新的研究领域。纳米粒子具有表
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