有机金属添加剂的研究进展

合成润滑材料12SYNHETIC LUBRICANTS2009年36卷第2期文章编号:1672- 4364(2009)02- 0012-05有机金属添加剂的研究进展杨士钊胡建强郝敬团(徐州空军学院航空油料物资系,徐州21000)摘要:有机金属润滑油添加剂能改善或提高基础油的性能,介绍了近年来有机金属润滑油添加剂的研究进展。关键词:有机金属;润滑油;添加剂中團分类号:TE 626.3文献标识码:A随着现代工业的迅速发展,人们对润滑油性能1有机锌类添加剂提出了更高的要求,单纯从改进炼制工艺来提高油二烷基二硫代磷酸锌(ZnDDP)是目前普通使品的质量已不能满足高速、高负荷、高真空及低温用的内燃机润滑油的抗氧抗磨和抗腐添加剂，但等苛刻运转条件下对摩擦副润滑性能的要求,而必由于环保法规的日益严格,同时汽车发动机中催化须在润滑油中加人添加剂来提高油品质量,润滑油转化器和尾气再循环系统的使用,对润滑油提出了的质量取决于添加剂的质量和剂量11-3)。润滑油低磷和低硫要求。因此研究新的添加剂配方来减添加剂作为润滑油的重要组成部分,能在很大程度少或者取代ZnDDP的使用已成为未来润滑油发展上改善或提高基础油的使用性能,甚至可以赋予基的必然趋势8.9]。目前研究较多的是ZnDDP的改础油某些本身所不具备的新功能,是提高油品质量进剂,是指在ZnDDP基础上引人活性元素N,它与和增加油品品种的重要手段(4.s)。近年来发展迅速传统ZnDDP不同之处是将苄胺基.烷基合成在一的有机金属系添加剂,如有机钼、稀土有机化合物、个分子上。这样利用苄基可提高热稳定性,利用烷有机锡和有机铋等就具有这些功能。同时,由于有基保持良好的分散性,两者并存提高了添加剂的使机金属系添加剂普遍具有良好的油溶性,因此比用温度,并增加了油溶性;另外,S元素主要起极压MoS,等非油溶性化合物更加易于添加入润滑油作用,P阮素主要起抗磨作用,而N元素的引入又中,使用更方便l6.7]。介绍了当前有机金属系添加剂的研制应用和收稿日期:2009-02-25发展情况,对有机金属化合物添加剂的发展进行了作者简介:杨士倒(1976-),男,硕士,讲师。从事教学和润滑展望。油添加制的应用研究工作,已公开发表论文十余篇。Effect of Thickener on Properties of Filling Gel to Optical FiberZhu Yongchang' Ke Xuan2Shen Jiangbo' .(1 Shanghai Honghui Optics Communication Material Co. Ld , Shanghai 201818, China;2 Shenzhen Ciry SDC Ingormation Co. Ld , Shenzhen 518109, China)Abstract: It is briely reviewed the efect of thickener on properties of fling gel to optical fiber, the thixotropy ofsilicon thickener is good, the ollid stability of polymer thickener中国煤化工er complex thick-ener has both merits.YHCNMHGKey words: thickener;optical fber; flig gel2009年36卷第2期杨士钊等.有机金属添加剂的研究进展13提高了抗腐蚀能力。根据分子设计原理,将N、P、油溶性有机钼添加剂2-乙基己基-二硫代磷酸S、Zn和芳香环同时引人一个分子中,所得添加剂氧钼(MoDDP)和硫化-二异丙基-二硫代磷酸钼二烷基二苄胺基磷酸锌具有优异的摩擦学性能。(MoDTP)的摩擦学性能及其复配体系的抗磨减摩唐顺学和肖翠玲等对二烷基二苄胺基磷酸锌性能,对磨斑表面形貌和表面膜元素组成进行了分进行了合成工作,并考察了它的性能。实验结果表析,探讨了有机钼添加剂的摩擦化学作用机制。结明,所得产物能大幅提高润滑油的承载负荷，并且果表明,有机钼添加剂MoDDP和MoDTP均具有优有较高的热稳定性。袁光成等["0]通过红外、紫外，异的摩擦学性能其复配体系呈现协同抗磨减摩效并结合化学实验对二烷基二苄胺基磷酸锌的结构应,这是由于有机钼添加剂在摩擦副表面形成由进行了分析,并证实了它的结构式的正确性。FeS、MaS,及MoO2组成的化学反应膜和由含磷化2有机钼类添加剂合物组成的沉积膜所致。有机钼作为润滑油添加剂，添加于汽轮机油、聂芊等合成了有机钼并与碱性石油磺酸钙按齿轮油和发动机油中,具有显著的减摩、抗磨、抗极一定的配比,制备了复合添加剂加人到基础油中,压作用，这在国内外已做了大量的研究["1-15)。在四球摩擦试验机上测试了其摩擦磨损性能。结谢凤等采用四球机考察了二烷基二硫代氨基果表明,这种复合添加剂可使基础油的摩擦因数显甲酸钼( MoDTC)的极压抗磨性能及MoDTC与二烷著降低，可较大地提高基础油的承载能力和抗磨基二硫代磷酸锌(ZnDDP)、亚甲基双二丁基二硫代.损性能,并有效地抑制升温。氨基甲酸酯( DDTC)添加剂的抗磨协同效应，并对3有机稀土类添加剂MoDTC抗磨作用机制进行了分析研究。结果表明,稀土材料由于其特殊的物理和化学性能而受MoDTC在基础油具有良好的极压抗磨性能,与到广泛重视!'6,1 ,稀土化合物的摩擦学性能研究也ZnDDP .DDTC表现出了良好的抗磨协同效应,特别引起了人们的极大兴趣(1-1]。聂芊等合成了二烷是与ZnDDP表现出了非常好的抗磨协同效应。基二硫代磷酸镧/铕混合稀土有机化合物(La/EuD-谢凤还评价了二烷基二硫代磷酸钼( MoDDP)DP) ,加入到30*齿轮油中,利用四球试验机考察了(含有硫和磷).二烷基二硫代氨基甲酸钼( MoDTC)摩擦磨损性能。结果表明, La/EuDDP作为润滑油(不含磷但含硫)和不含硫、磷的非活性有机钼等3添加剂具有 良好的抗磨性能和承载能力,并具有一-种有机钼化合物在成品油中的抗磨性能,并考察了定的减摩能力,能大幅度增加30*齿轮油的Pp值这些添加剂对成品油腐蚀性能的影响。结果表明,和较大幅度地减小磨斑直径。非活性有机钼和MoDDP在成品油中具有良好的抗刘仁德等用四球摩擦磨损试验机考察了环烷磨性能,非活性有机钼对油品的腐蚀没有影响,但酸稀土化合物在白油中的摩擦学性能,探讨了其同MoDDP会增强油品的腐蚀性,MoDTC的加人对成硫系、磷系添加剂的复配作用,并研究了钢球磨斑品油的抗磨性能没有改善。表面边界膜的化学组成和元素分布。结果表明,在郭志光5)等考察了含有机钼及其复合纳米润边界润滑条件下,环烷酸稀土化合物作为润滑油添滑添加剂润滑油的摩擦磨损性能和抗极压性能,并加剂具有良好的抗磨性能和承载能力,并具有一定探讨了其抗磨减摩作用机理。分别采用扫描电子的减摩能力;环烷酸稀土与硫系添加剂复配后极压显微镜和电子衍射能谱仪分析了摩擦副的磨损形.性能大幅度提高,而与磷系添加剂无协同作用。稀貌及其磨损表面元素分布情况。结果表明,有机钼土添加剂在摩擦表面形成富稀土边界膜是该添加及其复合纳米润滑添加剂具有较低的摩擦因数和剂具有优异摩擦学性能的主要原因。磨损量,并且具有良好的抗极压性能;还表现出优中国煤化工合物十二烷碗基异的自修复功能,其结果可能是由于有机钼与纳米硼酸:THCNMH()。评价了其抗铜协同作用的结果。工能,开用利成儿七」能谐(XPS)分析了添史佩京采用四球摩擦磨损试验机考察了2种加剂在摩擦过程中的作用机理。结果表明,十二烷合成润滑材料14SYNHETIC LUBRICANTS2009年36卷第2期硫基硼酸镧和十二烷硫基硼酸铈使基础油的抗磨性烷基二硫代磷酸铜(CuDDP) 和有机硼酸酯(OB)的能得到明显改善,承载能力明显提高,摩擦因数明显减摩抗磨性能探讨了CuDDP与OB的协同减摩抗降低。磨斑表面沉积物膜分析表明,添加剂在摩擦磨作用的协同减摩抗磨作用;采用扫描电镜分析了过程中发生摩擦化学反应,可能生B2O.La20或生磨斑表面化学状态和深度分布。结果表明,CuDDP成的Ce0, .Ce02和B0,沉积在摩擦副表面,形成润和OB具有优良的减摩抗磨性能，且二者具有优异滑膜,从而改善其抗磨减摩性能。的协同减摩抗磨作用。其主要原因在于有机碉酸4有机锡类添加剂酯促进了二烷基二硫代磷酸铜的分解,形成了铜与有机酸锡盐一般具有低毒,甚至没有毒性,且硼的渗透层。无腐蚀等特点,因而有望作为润滑油添加剂得到应史佩京0等研究了2种有机铜盐抗氧剂用网。丁炜沟等利用四球试验机评价了含氮硼酸MD50-B和CuDDP对二烷基二硫代磷酸氧钼抗磨酯( BNO)和=烷基二硫代氨基甲酸锡( SnDDC)添加添加剂的抗磨减摩性能影响,采用SEM分析了磨剂的极压抗磨性能,以及它们复配后的极压抗磨性斑表面形貌,初步探讨了有机铜盐抗氧剂和有机钼能。结果表明，BNO和SnDDC都具有较好的抗磨抗磨剂的协同作用机理。结果表明, MD50- B和性能,当BNO与SnDDC复合后,SnDDC的浓度比例CuDDP2种有机铜添加剂具有良好的高温抗氧化高于BNO时,不仅具有良好的抗磨协同作用,而且.性能,同时还具有一定的抗磨减摩性能。适当的有没有影响油样的极压性能。磨斑表面分析结果表机铜抗氧剂与一定的MD1 - C添加剂复配体系的明,在摩擦过程中,金属表面形成的保护膜中锡元抗磨性能具有协同作用。素含量的大小,对于该复配体系的抗磨性能有着重6 V 族有机金属类添加剂要的影响。胡建强('1)等合成了二烷基硫代磷酸锑和二烷刘仁德[2,25]等考察了有机酸锡盐(油酸亚锡和基硫代氨基甲酸锑2种有机锑化合物,考察了它们环烷酸亚锡)的承载能力和抗磨性能。结果表明，作为润滑油脂添加剂的极压性能和抗氧化性能。结油酸亚锡和环烷酸亚锡作为润滑油添加剂具有良果表明,制备的2种有机锑化合物都有良好的极压好的抗磨、减摩性能和- -定的承载能力。磨斑表面性能;且2类有机锑化合物的极压性能与其所含烷分析表明,油酸亚锡和环烷酸亚锡添加剂在摩擦表基的大小有关,烷基增大,极压性能有不同程度地降面形成了含锡的化学反应膜。低。2类有机锑化合物都具有较好的抗氧化性能和刘仁德(.2];等还考察了环烷酸混合稀土、环烷热稳定性, 且所含烷基越大,稳定性越好。酸亚锡及它们的复配物的摩擦学性能，并研究了磨胡建强(国)等利用四球试验机研究了二丁基二斑表面边界膜的化学组成。结果表明,环烷酸亚锡硫代氨基甲酸铋在矿物基础油中的极压抗磨性能和环烷酸稀土在抗磨性能和减摩性能方面均存在和减摩性能,并与同类金属添加剂进行比较。结果明显的协同效应,其复配物具有比ZnDDP更好的表明,此添加剂的抗磨性能-般,但具有突出的承抗磨减摩性能,有望作为新型的高效多功能润滑添载能力,并在最大无卡咬负荷、烧结负荷和综合磨加剂在工业实际中得到应用，复配物在摩擦表面形:损值上都优于同类金属添加剂。磨斑表面分析结成的含稀土元素和锡元素的边界润滑膜是其具有果进~步证明,该添加剂可以有效地减轻摩擦副表良好摩擦学性能的主要原因。面的擦伤作用。5有机铜类添加剂7有机镉类添加剂二烷基二硫代磷酸铜(CuDDP)极压抗磨剂兼胡建强国)等合成了二烷基二硫代磷酸镉(Cd-具抗氧抗腐蚀作用,广泛应用于各类润滑油中,其年与同类传统添加制备、作用机理等已经进行了广泛研究(阁。但是剂进行MH中国煤化工!型元素的组成、CuDDP和其他复配体系的抗磨性能研究较少。郭化学CN MH G CilDP的抗磨亚军[泗)等用四球摩擦磨损试验机考察了油溶性二作用和摩 擦化学反应机理。结果表明, CdDDP具有2009年36卷第2期杨士钊等.有机金属添加剂的研究进展15优良的抗磨性能和承载能力,其主要原因可能是在9 结束语摩擦过程中与金属表面作用，生成了由Cd、FeS、硫酸现代工业的发展,特别是汽车工业的发展以及盐和磷酸盐等组成的边界润滑膜,尤其单质镉软金环保法规的制定,对现代润滑油的质量提出了新的属层,起到了缓冲载荷和抑制磨损的作用。要求，也对现代润滑油添加剂提出了更高的要求,胡建强0等研究了二戊基二硫代氨基甲酸镉在即低(或无)硫,低(或无)磷和低(或无)灰分。有矿物基础油中的极压抗磨性能,以及与二烷基二硫机金属润滑油添加剂的研究朝着活性元素复合化、代磷酸锌(T 202),有机硼酸酯和磷酸三苯酯添加剂金属稀土化、分子结构杂环化和无灰化的多元化和之间的抗磨协同性能。结果表明,此添加剂体现出--体化的方向发展。有机金属润滑油添加剂的研了较好的抗磨性能和承载能力，并且与2种硼酸酯.究进展表明,-一些有机金属润滑油添加剂已经具有都体现出了良好的抗磨协同性能。另外,通过热氧多功能化的要求，在减摩抗磨抗氧、极压等方面化试验表明,该添加剂具有良好的高温抗氧化性能。都有很好的作用,这对节省燃料、延长发动机的使8其它有机金属类添加剂用寿命具有重大意义。薛艳[3)等合成了一种油溶性好的有机碱金属盐添加剂,并利用差示扫描量热法(DSC)和氧化腐参考文献.蚀试验对其抗氧化性能进行了评价,并对其作用机理进行了分析。DSC氧化实验表明,碱金属盐单独1 WanY, Liu W, Xue Q. fFfrct of diol cormpounds on the fric-存在时,可以提高聚-a-烯烃的起始氧化温度和tion and wear of aluninum lloy in a lubricated aluminmum on氧化诱导时间,表现出一定的抗氧化性能。碱金属steel contact[J]. Wear, 1996, 193:99~ 1042 Hu Y, Liu W. Tribological properties of acohols a lubicating盐可以大幅度地提高含有DODPA的季戊四醇酯的adifives for alumnimum on secel contact[J]. Wear, 1998,218:起始氧化温度和氧化诱导时间,均表现出优秀的抗244~ 249氧化协同作用。3 Liu W, Ye C, Gong Q et al. Tribological perormance of the黄伟九的等合成了油溶性的十二烷氧基硼酸room temperature ioriec liquids a lubricant[J]. Tribology Let.镍,利用四球试验机和环块摩擦磨损试验机评价了ter,2002,(13):81~85 .其抗磨减摩性能;采用X射线光电子能谱仪(XPS)4 MangT, Dresel w. Lubricants and lubrication[M]. Gemma.分析了磨斑表面主要元素的组成和价态。结果表my: Wiley VCH,2001. 173明,十二烷氧基硼酸镍添加剂使基础油的承载能力5王毓民，王恒.润滑材料与润滑技术[M] .北京:化学工业得到明显改善，其抗磨性能明显提高,摩擦因数明出版社,2005.244显降低。XPS推断,添加剂的作用机理是添加剂在6 Seinmann M, Muller A, Meerkanm H. A new type of tbologi-摩擦过程中发生了摩擦化学反应,并在摩擦副表面cal coating for machine elements based on carbon,molybdenum生成了NiO, BO,FeB以及FeB的复合润滑膜。disulphide and tarium diborideJ]. Tribology Intemational,2004,3711/12):879~ 885俸颢[]]等研究了油溶性有机钨烷基芳胺基二Watanabe S, Noehiro J, Miyake s. Tnibological charncterisis硫代磷酸硫化氧钨( WADTP)的制备、分子结构特of WS/MaS2 solid lubicating mulilayer flIms[]. Suface and征及摩擦学性能。研究结果表明，WADTP添加剂Coatings Technology ,2004, 183 (23):347 ~ 351具有烷基芳基和胺基相结合的独特分子结构;并8唐顺学.一种新型有机锌润滑油添加剂的研究[J].精含有S.P等活性元素;能够有效地改善金属接触面细化工, 1996,13 (2):47~51之间的摩擦环境,增强润滑油的抗磨减摩性能。)肖翠玲,丁伟,窦红岩.新型有机锌润滑油添加剂的合成舒礼斌{测合成了二烷基磷酸钛(TiDAP),并初中国煤化工学院学报，199,2323步考察了它的摩擦磨损特性。结果表明,添加剂具有良好的摩擦学性能。磨损表面分析表明，摩擦:CCHCNMHG10袁光成,同冲又,明献国.二烧量-万苄胺基磷酸锌结构表面膜由Fe0 .TiO2和磷酸盐/酯组成。分析[J].合肥工业大学学报, 1996, 19 ()111- 114合成润滑材料16SYNTHETIC LUBRICANTS2009年36卷第2期11谢凤,郑发正,季峰. 二烷基二硫代氨基甲酸钼的极压25刘仁德,陶德华,付尚发等.环烷酸亚锡的合成及其摩擦抗磨性能[J].润滑与密封.2007 ,32(13):150~ 152学性能研究[J].摩擦学学报2004,24(1):370~- 38112谢凤,胡建强,姚俊兵等.有机钼化合物在成品油中的抗26刘仁德,陶德华,张建华等.有机混合稀土化合物与有机磨性能研究[J].润滑与密封,00,(6):86~ 88锡化合物作为润滑添加剂的协同效应[J].中国稀土学13郭志光,顾卡丽,徐建生.有机钼及其复合纳米润滑添加报2004,22(2):225~ 228剂的摩擦磨损性能研究[J].摩擦学学报, 2005, 25(4);27刘仁德,陶德华.一种新型的含稀土和锡的复合润滑添317~ 320加剂的摩擦学特性研究[J].机械科学与技术, 2004,23214史佩京,徐滨士,马世宁等.油溶性有机钼添加剂的摩擦(6):732-734学性能及其摩擦化学作用机制[J].摩擦学学报, 2004,28 Jayj T,John B 0. 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