環境友好潤滑劑的研究與應用

提供者: 時間:2018-07-10
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  隨著潤滑劑的廣泛使用,潤滑劑在使用過程中能通過各種途徑進入環境中,從而造成環境污染。目前全世界使用的潤滑劑中,除一部分由機械運轉正常消耗掉或部分回收再生利用外,在裝拆、灌注、機械運轉過程中仍有4%~10%的潤滑劑流入環境,僅歐共體每年就有60萬裥滑劑由于各種原因流失在環境中。環境友好潤滑劑應運而生。

  環境友好潤滑劑是一類生態型潤滑劑,也稱為環境無害潤滑劑、環境兼容潤滑劑、環境協調潤滑劑以及環境滿意潤滑劑等,也可泛指綠色潤滑劑,是指潤滑劑既能滿足機械設備的使用要求,又能在較短時間內被活性生物菌汾解為C和H潤滑劑及其損耗產物對生態環境不產生危害,或在一定程度上為環境所容許|M|. 1環境友好潤滑劑的歷史與現狀11環境友好潤滑劑的含義環境友好潤滑劑包括兩層含義,一是這類產品首先是潤滑劑,在使用效能上達到特定潤滑劑產品的規格指標,滿足使用對象的潤滑要求;二是這類產品對環境的負面影響小,在生態上對環境無危害或為環境所容許,通常表現為易生物降解且生態毒性低。嚴格上來講,生物降解沒有反映出生態毒性的問題,生物降解和生態毒性是兩個不同的方面。作為環境友好潤滑劑,要求其生物降解性好,而且生態毒性及毒性積累性要小。由于礦物潤滑劑在環境中被活性微生物生物降解所需的時間很長,所以其不被列為環境友好潤滑劑之中1. 2環境友好潤滑劑的發展1!外對環境友好潤滑劑的研究較早此類丨合成酯;添加劑劑的開發、研究與應用始于歐洲,特別是英國和德國。歐洲的人口密度高、工業發達,給環境造成巨大負擔,所以歐洲20世紀70年代就開始大力推進環境友好潤滑劑的發展。可生物降解潤滑劑最早提出是由于在德國和瑞士邊界的Bdenes糊底發現很厚的碳氫化合物沉淀層,這主要是由于湖上行駛的舷外二沖程發動機中的潤滑油在使用過程中濺入湖底,日積月累形成碳氫化合物的沉淀層,由此提出使用可生物降解潤滑油。20世紀70年代末,在歐洲市場上就出現了可生物降解潤滑劑。歐洲可生物降解潤滑劑的發展歷程如表1表1歐洲開發可生物降解潤滑劑的發展歷程年份發展歷程可生物降解舷外發動機油研究建立了生物降觶性試驗方法CT-L-33―T―82液壓油及鏈鋸潤滑油德國鏈鋸潤滑油“藍色天使”規格生物降解性潤滑脂德國發布脫模油、潤滑脂及其他潤滑油“藍色天使‘規格可生物降解發動機油及拖拉機傳動液CEQ將I-33試驗方法作為舷外二沖程發動機油的評定方法可生物降解液壓液(DN)德國標準頒布20世紀80年代初可生物降解潤滑劑開始在森林開發業等其他領域得到應用,目前可生物降解潤滑劑的品種已經有鏈鋸油、二沖程發動機油、鐵路和導軌潤基金項目:國家重點基礎研究發展計劃973計劃資助項目哈爾濱工業大學理學院材料學專業,目前主要研究方向為摩檫學與智滑劑、鋼絲繩潤滑劑、氣動工具潤滑油、模稀釋油和防腐油、液壓油、金屬加工油、齒輪油、潤滑脂等。德國75%的鏈鋸油已被可生物降解產品取代而且每年以10%的速度遞增,10%的潤滑脂也被取代。美國以多種植物油混合配制的一種植物內燃機油,預計在5年內有1/3的內燃機油使用這種植物油。

  歐洲的環保潤滑劑市場通常被人們看好,從可見,1990年歐洲各類可生物降解潤滑劑產品產量為1萬,麗至2000年用量達到12萬,t到2006年以每年15%的速度上升,相當于德國整個潤滑劑消費市場的10%目前,在歐洲特別是在北歐、德國、瑞士及奧地利對環境友好潤滑劑非常重視,并制定了環保法規來限制礦物油的使用,如表2除歐洲以外,北美環境友好潤滑劑也廣泛用于液壓系統和林業,其他領域的環境友好潤滑劑也在被應用或處于工業試驗中。但在液壓油產品上,S)國際標準化組織規格,IO/TC28/SC分技術委員會已出臺了IO/DS15380的液壓油產品標準,已將環保型綠色液壓油正式列到規格標準中。

  表2可生物降解潤滑劑產品的標準及規范國外潤滑劑及添加劑公司先后開發了各種環境友好潤滑劑,以滿足用戶需要。美國已開發和研制了系列可生物降解潤滑脂,并成功應用于美軍軍用動力裝備等對SURM法進行改進,建立了生物降解指數(石油大學唐秀軍CECL―其試驗裝置流程見該方法的試驗原理是將潤滑劑受試物作為試驗中唯一的碳元素來源置于有氧試驗環境下進行生物降解,收集并測定生物降解過程中生成的二氧化碳量,并分析純油酸作為基準參比物,比較潤滑劑和油酸在相同試驗條件的二氧化碳生成量,計算潤滑劑受試物的相對生物降解率。

  整個試驗裝置共由五部分組成:32生態毒性的評價方法的Mm方法5STR方方才閉―法遽國環愚趾見偏環境無滑劑污染評價見幾種潤滑bookmark6潤滑劑的生態毒性大小可用半致死量(LQ())或半致死濃度(1C.諫表示。半致死量(LQ())或半致死濃度(!CU)系指染毒動物半數死亡的劑量(mgkg或濃度(mg/L)此值是將動物實驗所得的數據經統計處理而得。國際上一般認為LD值大于1000Mgg的潤滑劑是無害的,但通常潤滑劑的LQ.值大于100 ggt就呈現無毒特性。實際上,如果生物毒性累計很低,在水生類中,LQ()值在10~100Mggl間是可以接受的23.潤滑劑急性毒性分類舷外二沖程汽油機油鏈鋸油液壓油機械加工潤滑劑食品加工機械用潤滑劑其他潤滑劑油在環境中的容許濃度見表9.表7潤滑劑急性毒性分類類別急性水毒性極限(el.1))無害實際無毒輕微毒性洧害有毒卜10高毒/非常有害注:1)EL為海藻和活性污泥試驗。2)為魚類試驗表8環境無害潤滑劑污染評價(水污染分類)水污染分類水污染評價水污染數值WEN水污染物一般無水污染新一代潤滑劑輕微水污染不含添加劑的潤滑劑一般水污染含添加劑的礦物油嚴重污染可乳化型潤滑劑表9幾種潤滑油在環境中的容許濃度mg/kg液體最大容許濃度液體最大容許濃度礦物基礎油廢油發動機油酯無極限液壓油植物油無極限情況見表|2m.國內,環境友好潤滑劑處于研究和探索階段。

  表11環境友好潤滑劑的應用情況應用場合現狀或主要生產公司該類的基礎油多為酯類油,國外研究已經證實在酯中加入適宜的無灰分散劑和低芬烴可制得高稀釋比(1⑴:1)、低污染的舷外二沖程發動機油主要有Fuels及Behm公司,其中Behmi公司生產的鏈鋸油達到德國“藍色天使”頒布的環境滿意潤滑劑要求MobUSlellFuesCstoJTxeo等公司均有生產生物降解性液壓油產品。在可生物降解液壓液DN51524Pat分類中,對四類基礎液制得的產品要求是不同的,產品類別為植物油、合成酯、聚二酯,其他的類別分別為HT、HEHPGHXBM及Bechm公司生產環保型切削油(液)、磨削油(液)德國Aani公司、Phe InUstrUPoUcS公司等生產環保型機械加工潤滑劑USDA將本類產品分為Hi和H2兩類u美國FDA對1余種產品進行評價,并列出認可目錄。歐洲的當地法規如“德國藥典DAB”對該類潤滑劑作了一定的限制。該種潤滑劑操作條件苛刻,如要經歷220°C以上的溫度,又要在冷凍的低溫條件下保持好的流動性,因此要考慮粘溫特性等其他性能這包括潤滑脂、導軌油、防護油、農用拖拉機油和內燃機油等,有些已經得到應用急性口服毒性急性皮膚毒性眼睛刺激性(2472h危險記錄)皮膚刺激性(2472h危險記錄)皮膚敏感性(BuelUr試驗)油后來愚環境篇劑的應用蔬gH(對環丨境友好潤滑劑生物降解性的評價,除bookmark11通常,對于身體健康方面,化學物質的毒性可根據EEC危害物質的命令和USOSA危險信息標準進行判斷,急性有害性的判斷標準見表122231.表10潤滑劑急性毒性分類有害項目判斷標準虹彩>10結膜發紅>25結膜浮腫> 20紅斑>20浮腫>20敏感發生率>15%經驗表明,潤滑劑的毒性基本上是基礎油毒性和添加劑毒性的算術總和。

  4環境友好潤滑劑的應用環境友好潤滑劑最初用于舷外二沖程發動機5結論與展望發展環境友好潤滑劑是全球的共識。近十年來環境友好潤滑劑發展迅速,國內已經取得了很多研究成果,但總體上來說,我國在環境友好潤滑劑方面的研究還很不足,進一步研究勢在必行。

  研究環境友好潤滑劑的摩擦學和潤滑化學問題。在此基礎上,不斷提高環境友好潤滑劑的摩擦學性能。

  環境友好潤滑劑基礎油和添加劑的開發研制。一方面針對現有基礎,加大對基礎油的來源和加工、改性方法的開發力度,另一方面對基礎油和添加劑進行生態效應的分子設計,大力研制適合環境友好潤滑劑使用的友好添加劑。

  完善潤滑劑生態效能標準和試驗方法。必須建立健全符合中國國情的,包括潤滑劑生物降解性試驗方法、生理生態毒性試驗方法、環境友好潤滑劑生態標準等在內的比較權威和完善的標準和試驗方法,也可適當地法制化,不斷推動生態潤滑劑的發了對其研究方法的研究外,還應對潤滑劑的生物降解過程、降解機理以及潤滑劑結構與生物降解性能的關系進行研究。

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