基于促进剂的润滑剂生物降解激励及相关润滑化学研究

当前国际上在环境友好润滑剂领域主要集中在植物油等生物易降解基础油和相关性能添加剂的研发两个方面。本项目根据润滑剂生物降解原理，提出采用生物降解促进剂激励矿物油等生物难降解润滑剂生物降解新构思，前期研究表明思路科学、技术可行。拟进一步以生物易降解脂肪酸、醇、酯等为母体，在母体分子中设计组装含磷、氮、镁等元素的微生物营养基团，通过组成－结构－性能拟合，优化出可显著激励生物难降解矿物油和高分子量聚a-烯烃生物降解的新型生物降解促进剂，进而研究促进剂对润滑油生物降解的激励机制和动力学；促进剂对生物难降解润滑油氧化、摩擦磨损、腐蚀等性能的影响；促进剂与基础油及抗磨减摩剂、抗氧抗腐剂、防锈剂等其它添加剂交互作用下的耦合配伍特性，系统构建生物降解促进剂应用的润滑化学基础。此研究对拓展环境友好润滑剂研究领域，进而发展以矿物油和高分子量聚a-烯烃为基础油的新型环境友好润滑剂具有重要的理论意义和现实意义。

本项目按计划良好完成了各项研究任务，实现了预期研究目标。.本项目根据润滑剂生物降解原理，首先以生物易降解的脂肪酸、醇等为原料，设计组装了含磷、氮等元素的微生物营养基团，研制并优化出了6种可显著激励矿物润滑油和聚α-烯烃生物降解的生物降解促进剂，采用红外光谱、核磁共振波谱等方法对生物降解促进剂的结构进行了表征。进而，从油污染土壤中分离出了1株正十六烷降解菌和4株润滑油降解菌，采用形态学观察、生理生化试验等方法对菌株进行了菌属鉴定，证实了所分离的1株正十六烷降解菌为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa），4株润滑油降解菌分别属于假单胞菌属（Pseudomonas）、苍白杆菌属（Ochrobactrum）、博德特氏菌属（Bordetella）和戈登氏菌属(Gordonia)。以所分离的菌株作为降解微生物进行润滑油生物降解试验，证实了促进剂在降解过程中可降低油-水界面张力并促进微生物生长，从而起到激励润滑油生物降解之作用。在此基础上，通过对润滑油浓度和降解时间的线性回归，证实了润滑油生物降解遵循一级指数降解动力学规律，建立了促进剂激励润滑油生物降解的动力学方程，诠释了促进剂激励润滑油生物降解的动力学机制。最后，对促进剂在矿物润滑油中的摩擦、磨损、氧化、腐蚀及其与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)等其他润滑油添加剂的配伍特性等润滑化学行为进行了系统研究，发现所研制的促进剂可显著改善润滑油的抗磨减摩性能、抗氧化性能、抗腐蚀性能和防锈性能，与ZDDP等其他添加剂配伍性优良，并采用扫描电镜、X射线光电子能谱等方法，研究了摩擦表面的微观形貌和化学组成，证实了生物降解促进剂可在摩擦表面吸附并参与摩擦化学反应，形成具有良好润滑作用的复合边界润滑层，从而解析了促进剂改善润滑油抗磨减摩性能的摩擦学机制。所取得的研究成果为润滑油生物降解促进剂的应用奠定了重要的基础，对改善润滑剂的环境相容性、丰富润滑化学理论具有重要的理论和实践意义。