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环境兼容内燃机润滑油的低温性能及可生物降解性研究

武雅丽  
【摘要】: 本文论述了国内外内燃机油的发展概况,分析了环境兼容润滑油的发展现状及趋势,研究了可以用于解释环境兼容润滑油低温性能的流动活化理论和低温成胶理论,从分子的角度研究了环境兼容润滑油低温流变特性,对润滑油的粘塑性流变机理进行了理论推导,找出了解释环境兼容润滑油低温流变特性的根据。应用空穴理论及自由体积理论,从分子结构角度分析了影响润滑油低温性能的因素,提出了改善对润滑油低温性能的有效途径,组织了大量试验,通过润滑油的计算机检测系统对润滑油的低温性能进行了分析检测,采用均匀设计来组织实验;用逐步回归对数据进行分析并且进行最优化求解,对环境兼容润滑油的基础油进行了分析研究,选择菜籽油、季戊四醇酯和聚α-烯烃作为基础油,并从理论上对植物基润滑油的低温流动性进行了探讨。分析了石油类产品的生物降解机理,对所研制的环境兼容基础油的生物降解性进行了评价,通过自行设计的土壤模拟法评价了润滑油在实际环境中的生物降解性,采用测BOD_5/COD_(cr)值法来评价润滑油在水中的生物降解性。 本文所做的工作对于提高我国润滑油的研究和应用水平,对于研制出满足各种使用性能要求并被环境兼容的润滑油,对于生态环境的保护,将具有十分重要的意义。本文开展的研究工作主要有以下几个方面: 1.分析了可以用于解释环境兼容润滑油低温性能的流动活化理论和低温成胶理论,从分子的角度分析讨论了环境兼容润滑油低温流变特性。 2.介绍了国内外评价低温性能的指标和技术方法,对润滑油的粘塑性流变机理进行了理论推导,从而找出解释环境兼容润滑油低温流变特性的根据。 3.根据凝胶动力学理论,凝胶活化能越大,润滑油的凝固趋势越大,因此对润滑油应分析其凝胶全过程,从中找出最大凝胶活化能Emax以及开始出现最大活化能的温度Tmax,作为润滑油低温可泵性判据。 4.根据液体流动活化理论,提出了影响润滑油低温性能的主要因素是液体的流动活化能。而流动活化能大小是受分子的柔顺性和相互作用的因素影响的,分子中主链内旋转所受的阻力越小,其分子链的柔顺性越好,流动活化能也较低,在外力的影响下越容易向周围的自由空间跃迁,因而在较低的温度下即可发生流动。 5.研究了润滑油低温性能的计算机检测系统,设计了测定润滑油低温性能的计算机程序,利用该系统测定了所研制油的低温性能。 6.对环境兼容润滑油的基础油进行了考察,选择菜籽油、季戊四醇酯和聚α- 烯烃作为基础油,并从理论上对植物基润滑油的低温流动性原理进行了探讨。本文 为研制改善植物基润滑油低温性能的添加剂提供了有益的参考。 7.应用自由体积理论,根据自由体积的加和性,提出了利用可生物降解性好、 低温性能优良的稀释剂来改善菜籽油的低温性能的方法。试验证明,该方法能有效 的改善菜籽油的低温性能,为研制满足汽车使用性能并可生物降解润滑油的基础油 提供了有益的参考。 8.考察了OCP粘度指数改进剂对基础油低温性能的影响。分析了OCP分子序 列与低温性能的关系。通过分析得出:随着高分子链中丙基序列所占摩尔分数的增 大,低温粘度变大,低温启动和泵送性能变差;而随着乙烯基含量的增加,低温粘 度下降,低温性能变好。因此,从选择良好的低温性能出发,应选择相对分子质量 低、相对分子质量分布宽、乙烯单元多的OCP粘度指数改进剂。 9.探讨了润滑油的生物降解机理,对评定润滑油的生物降解性的试验方法进行 了研究,通过自行设计的土壤模拟法评估了本文研究的环境兼容润滑油在土壤中的 降解程度,并采用测BODs/CODcr值法来评估润滑油产品在水中的降解程度,最后 对两种方法的试验结果进行了分析和对比。


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