环保要求引起润滑脂组分的深刻变化
发布时间: 2013/7/29
环保型润滑脂的名称并未统一，冠以环境友好、绿色、可生物降解、可循环、无毒、可再利用的均有；环保型润滑脂的标准世界上也未统一，什么样的润滑脂就是环保型润滑脂？人们还有争论；测定生物可降解性的方法也有多种，可都不能说很完善。这是一个新兴的领域必然要经历的一个发展阶段。 １９９７年在华盛顿召开的首届绿色化学和工程会议上，美国化学协会的主席指出，绿色化学“给我们提出的挑战是关注化学产品存在的整个过程，要创造出能够有效地生产出有用的产品并且产生较少废物的新的生产方式。”会议讨论的环保产品概念已涉及到产品生产、包装、运输、使用和处理的全过程。不过，目前润滑剂行业对环保润滑脂的基本要求是产品本身的生态学特性，即对环境无害。可生物降解的、低毒的或者低毒和可生物降解兼而有之的便可看作环境友好的产品，或者称作环保型产品。
生物降解是指有机化学品在生物分泌的各种酶作用下，通过氧化、还原、水解、脱氢、脱卤等一系列生物化学反应，使复杂有机化合物转化为简单的有机物或无机物（如ＣＯ２和Ｈ２Ｏ）的过程。
润滑剂的生物降解性就是指润滑剂在微生物的作用下，发生上述生化反应而被氧化、分解的程度。生物降解性好的润滑剂在废弃后，经过微生物的作用，降解为水和二氧化碳，不会污染土壤、水和空气，也就达到了保护环境的目的。
生物降解性的测定方法分为衰减试验、间接试验和连续试验等三种类型，各种试验方法适合的物质不同，测定的条件不同，所得的结果也不相同。而且没有哪种方法考虑到所有重要的环境因素（如水、土壤、空气、光等）对生物降解性能的影响。目前用于评价生物降解性的主要方法有欧洲的ＣＥＣＬ３３Ｔ８２和美国材料试验学会的ＡＳＴＭＤ５８６４方法。由于润滑剂大多不溶于水，因此主要采用只适合于非水溶性物质的ＣＥＣＬ３３Ｔ８２方法进行试验。
可见，植物油和多元醇酯、双酯的生物降解性最好；矿物油的生物降解性较差。由于矿物油是现在用得最多的润滑剂和润滑脂基础油，这一结果势必对未来的润滑剂产生深远的影响，构成润滑脂（不仅是汽车用润滑脂）的组分将发生深刻的变化。
基于现有的研究和认识，制备环保型润滑脂的候选组分有：
基础油：植物油（大豆油、蓖麻油、葵花子油、菜籽油等，主要是菜籽油）；酯类油（多元醇酯、双酯）；聚乙二醇（分子量＜５００者生物降解度＞８０％，分子量＞５００者生物降解度明显降低）；聚α烯烃（其生物降解度随黏度不同而异，高黏度的聚α烯烃降解缓慢，但低黏度的聚α烯烃生物降解性良好，ＣＥＣ方法试验的生物降解度＞８０％）。
植物油的缺点是不饱和度较高（碘值高达１００ｇＩ／１００ｇ以上），氧化安定性和热安定性都比较差，使用温度范围受到很大限制（表９４）。即使氧化安定性较好的高油酸菜籽油在１４０℃时也会发生明显的氧化和聚合。如何避免在制备过程和使用中的氧化和劣化是研究者面临的难题。不过，植物油来源广价格低的优势仍然有很大的吸引力，研究的课题包括利用基因技术使菜籽油改性；多元醇酯、双酯早已作为高性能润滑脂的基础油使用，只是价格较高，但从综合性能考虑，合成酯类油应是今后发展的主流，开发非石油来源价格便宜的酯类油是更值得关注的课题。
稠化剂：一般常用的稠化剂都可用于可生物降解润滑脂。虽然膨润土和硅胶在环境中不能发生生物降解，但对环境无害，所以仍可使用。铅皂、钡皂因对环境潜在的毒性不宜再用。１２羟基硬脂酸锂皂、１２羟基硬脂酸钙皂、锂钙基混合皂、复合铝皂比较适合作为可生物降解润滑脂的稠化剂。近年发现复合钛皂与各植物基础油构成的润滑脂生物降解性均超过９０％（高于锂基脂）。
添加剂：抗氧剂———胺、酚类；抗腐蚀剂———胺、脂肪酸衍生物；极压抗磨剂———ＳＰ化合物、二硫代氨基甲酸酯（无灰）。值得一提的是，少量的菜籽油可以极大地促进润滑脂的生物降解，起作生物降解促进剂的作用。在相同条件下，它可使符合ＭＩＬＬ１０９２４Ｆ规格的润滑脂的生物降解率由２８％提高到４６５％。这可能是因为细菌喜欢吃有天然味道的生物降解促进剂的缘故。生物降解促进剂的研制和开发可能成为今后可生物降解润滑脂研究的一个热点。
可生物降解润滑脂的添加剂不应含有金属（钾和钙除外）元素，这限制了许多添加剂的应用。过去２０年有一个重要发现为含金属元素添加剂的研究提供了新的思路：并不是所有金属形态对生物都是有毒的，形态的变化可导致金属毒性的降低。ＯＥＣＤ３０１Ｂ法是把润滑脂置于含有普通土壤和污水细菌的水溶液中，如果所测的润滑脂在２８天内有６０％的碳转化成了ＣＯ２，就可认为这种润滑脂可迅速降解。植物油和某些酯类可以达到可迅速降解的标准，矿物油却不行，只有４２％～４９％转化为ＣＯ２。ＯＥＣＤ２０３法是把鲑鱼放进不同含量的油或脂溶液中，９６ｈ以后使５０％的鱼致死的含量用来表示样品的毒性。其值大于１０００μｇ／ｇ的润滑剂就认为可以接受，欧盟标准是５０００μｇ／ｇ。
近几年通过认证的可生物降解润滑脂不断增加，有的已推广应用。瑞士已经有了使用可生物降解润滑脂的经验。较典型的应用领域是：汽车底盘的集中润滑系统，铁路轮轨凸缘和转辙机、污水净化装置、水上建筑和挖掘机械、林业机械、粮食和食品机械、农业机械等领域。
