可生物降解潤滑劑的研究起步于20世紀(jì)70年代，進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著各國相關(guān)法規(guī)出臺，可生物降解潤滑劑的研發(fā)速度加快，國外眾多傳統(tǒng)油品公司如Fuchs、Mobile、Shell，Castrol、Total、Kliber等都積極研制可生物降解潤滑劑，而且還催生了一批專業(yè)化可生物降解潤滑劑生產(chǎn)企業(yè)，如瑞安勃(Renewable)、康達(dá)特(Condat)，RSC Bio Solutions、百諾林(Panolin)及Vickers Oils 等公司，并形成了以可生物降解液壓油、可生物降解齒輪油、可生物降解潤滑脂、可生物降解變壓器油、可生物降解發(fā)動機(jī)油以及可生物降解鏈鋸/鏈條潤滑油、可生物降解艉軸管潤滑油等為主的諸多工業(yè)化產(chǎn)品及應(yīng)用案例。
國內(nèi)可生物降解潤滑劑受法規(guī)、市場需求、成本、研發(fā)實(shí)力及消費(fèi)意識等因素限制，基本停滯在關(guān)注和研究層面，相關(guān)研究報道多，成熟產(chǎn)品較少。但無論是成熟的可生物降解潤滑劑還是相關(guān)研究工作，使用的基礎(chǔ)油除少部分為植物油外，大部分均使用合成酯基礎(chǔ)油，可見合成酯在可生物降解潤滑劑領(lǐng)域具有重要的市場地位。
1在可生物降解液壓油中的應(yīng)用
由于液壓油在潤滑油市場中所占份額較大，同時液壓油工作壓力高(最高可達(dá)16MPa以上)，容易因密封件磨損、管路老化、油溫偏高、沖擊與振動等因素發(fā)生溢出或泄漏進(jìn)入環(huán)境，因此可生物降解液壓油的研發(fā)受到極大的關(guān)注，是目前技術(shù)成熟度較高的一類可生物降解潤滑劑。ISO 15380標(biāo)準(zhǔn)將可生物降解液壓油分為植物油(HETG)、聚乙二醇(HEPG)、合成酯(HEES)和聚a-烯烴(HEPR)等4個系列，并對其生態(tài)影響作了詳細(xì)規(guī)定。除了生物降解率高于60%的要求之外，可生物降解液壓油還須滿足敏感魚類、水蚤毒性以及細(xì)菌抑制性方面的相關(guān)要求。
從部分市售合成酯型可生物降解液壓油產(chǎn)品可以看到，國際潤滑油公司推出的可生物降解液壓油產(chǎn)品黏度覆蓋范圍較寬。
雖然可生物降解液壓油技術(shù)相對較成熟，但其研究熱度仍不減。從近年來國內(nèi)外可生物降解液壓油專利統(tǒng)計中可以看出，各國可生物降解液壓油專利中使用的基礎(chǔ)油多以合成酯為主，其創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在新型合成酯的結(jié)構(gòu)、添加劑配方技術(shù)與性能(如低溫性能、長壽命及超高壓抗磨損等)的調(diào)控方面。植物油型可生物降解液壓油的發(fā)明專利數(shù)量僅次于合成酯型可生物降解液壓油，其創(chuàng)新點(diǎn)則主要集中在特殊植物油來源(如山楂籽油、白池花籽油及麻瘋樹油等)添加劑配方補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)方面。
不難看出，國外植物油型可生物降解液壓油技術(shù)的比例要遠(yuǎn)高于我國，原因就在于國外對植物油的生物改性或化學(xué)改性技術(shù)相對成熟。而在文獻(xiàn)方面，國內(nèi)多為趨勢性的綜述類文章，部分研究應(yīng)用類文章則集中在產(chǎn)品研制及與普通油品相容性等應(yīng)用研究上。
在可持續(xù)發(fā)展及"雙碳"戰(zhàn)略背景下，液壓油的綠色環(huán)?；l(fā)展已成趨勢，正在推動著液壓油行業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步。植物油可生物降解液壓油存在熱氧化安定性差、水解安定性差、低溫性能差的固有缺陷，技術(shù)改進(jìn)并不能徹底根除上述缺陷。而以植物油為原料制備的合成酯液壓油更具發(fā)展前景，預(yù)計未來合成酯型可生物降解液壓油市場將繼續(xù)穩(wěn)步增長，并較其它類型的可生物降解液壓油有較大的領(lǐng)先優(yōu)勢。
2在可生物降解齒輪油中的應(yīng)用
可生物降解齒輪油主要應(yīng)用于農(nóng)林機(jī)械、礦山機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電及船舶等環(huán)境敏感區(qū)域運(yùn)行設(shè)備的重載齒輪箱、錐齒輪和蝸輪蝸桿等裝置上，其在滿足相關(guān)齒輪油標(biāo)準(zhǔn)如ISO6743-6標(biāo)準(zhǔn)、ISO12925-1標(biāo)準(zhǔn)DIN51517-3標(biāo)準(zhǔn)及DIN51502標(biāo)準(zhǔn)等的基礎(chǔ)上，還須滿足生物降解性，生物積累性以及生物毒性的相關(guān)試驗(yàn)要求。
ISO 6743-6-2018標(biāo)準(zhǔn)為了適應(yīng)日益嚴(yán)苛的環(huán)保法規(guī)對齒輪油的要求，新增了L-CKTG(植物油型)、L-CKES(合成酯型)、L-CKPG(聚乙二醇型)和L-CKPR(PAO型)等4個環(huán)境可接受(Environment AcceptableLubricant，簡稱EAL)的齒輪油技術(shù)規(guī)格，成為目前可生物降解工業(yè)齒輪油的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)部分市售的可生物降解齒輪油有:Total公司的 CARTER BIO 68/100/150/220/320合成酯齒輪油，獲得了Ecolabe認(rèn)證；Fuchs公司的PLANTOGEAR 100S/150S/220S/320S460 S/680s快速生物降解齒輪油和CEARMASTER ECO68/100/150/220/320/460/680合成酯環(huán)保齒輪油(生物降解率>90%)；Castrol的Bio Trans 150/220和Bio Stat 68/100/150/220合成酯齒輪油；Shell公司的NaturelleS4/68/100/150合成酯齒輪油；Mobile的SHC68/100/150用于船舶的抗磨齒輪油；Vickers Oils 公司的 BIOGEAR XP 68/100/150合成酯齒輪油(生物降解率>60%)；RSC Bio Solutions 公司的獲得了Ecolabe認(rèn)證的EnviroLogic GO 68/100/150/220/320生物降解合成齒輪油；Renewable公司的BioEP46/68/100/150/220/320/460和Bio -SynXtraEP46/68/100/150/220/320/460/1000生物基齒輪油；Panolin的 MARGEAR 68/100/150/220可再生酯齒輪油(生物降解率>60%)。
近年來，國內(nèi)雖有部分企業(yè)提出要開發(fā)可生物降解的工業(yè)齒輪油，但未見成熟成品問世，這方面的研究工作相對較多。曹靜思等從理化性能、添加劑、生物降解性、生物積累性和生物毒性等方面論述了可生物降解工業(yè)齒輪油Ecolabel認(rèn)證的要求。周康等對可生物降解工業(yè)齒輪油的基礎(chǔ)油、添加劑和評定方法進(jìn)行了深入闡述，概述了可生物降解工業(yè)齒輪油國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。胡俊宏以20%新戊基多元醇酯與80%菜籽油混合基礎(chǔ)油和20%新戊基多元醇酯與80%PA04混合基礎(chǔ)油為可生物降解齒輪油基礎(chǔ)油，研究了添加劑在其中的摩擦特性。
CN105132104專利公開了一種可生物降解工業(yè)齒輪油組合物，基礎(chǔ)油優(yōu)選多元醇酯與復(fù)酯的混合物，產(chǎn)品可用于環(huán)境敏感區(qū)域的各種正齒輪、斜齒輪、錐齒輪等齒輪設(shè)備的潤滑，滿足環(huán)保對于油品可生物降解性的較高要求。CN102041148專利公開了一種以40℃運(yùn)動黏度為68mm/s~460 mm/s的復(fù)酯為基礎(chǔ)油的風(fēng)力發(fā)電合成齒輪油，黏度等級覆蓋VG100~VG460，其生物降解率均高于90%(CEC L-33A-93方法)。CN103215114專利以質(zhì)量比40%~45%的PA0與60%~55%的癸二酸二辛酯復(fù)合調(diào)制了一系列不同黏度的環(huán)境友好型重負(fù)荷工業(yè)齒輪油。CN105647624專利以30%~45%飽和型硼氮化改性菜籽油、20%~30%硼氮化改性蓖麻油和20%~25%鄰苯二甲酸異庚酯的混合物為基礎(chǔ)油，發(fā)明了一種生物降解率介于90%~95%之間的齒輪潤滑油。CN106833839專利公開了一種以菜籽油、多元醇酯、雙酯和聚α-烯烴(PAO2或PAO4)的混合物為基礎(chǔ)油的生物可降解齒輪油組合物，CECL-33A-93方法測得的生物降解率均高于 85%。CN113831947專利公開了一種合成齒輪油，所用基礎(chǔ)油為茂金屬PAO、季戊四醇酯、植物油(環(huán)氧大豆油、菜籽油)的混合物。CN106350160專利公開了一種環(huán)境友好型工業(yè)齒輪油組合物，所用基礎(chǔ)油由質(zhì)量比60%~40%季戊四醇酯和40%~60%聚 a-烯烴復(fù)合而成，且制備季戊四醇酯的主要原料來自地溝油。CN105907449專利公開了一種生物降解的工業(yè)齒輪油，其基礎(chǔ)油為40℃運(yùn)動黏度58mm/s~78mm?s的氧化改性菜籽油和含氮雜環(huán)官能團(tuán)改性菜籽油的混合物，根據(jù)OECD測得生物降解率在48%~78%之間。
可以看出，國內(nèi)可生物降解齒輪油基礎(chǔ)油以雙酯、多元醇酯和復(fù)酯為主，部分采用合成酯、PAO 和植物油的混合基礎(chǔ)油體系，研究則集中在配方設(shè)計上，關(guān)于應(yīng)用性能的研究相對較少。事實(shí)上，由于基礎(chǔ)油體系的變化，傳統(tǒng)齒輪油添加劑配方的性能表現(xiàn)會發(fā)生一定的變化，因此在滿足生物降解性的前提下，開展可生物降解齒輪油的應(yīng)用研究是今后的研究重點(diǎn)。
文章來源：《上海潤滑油信息》
滬公網(wǎng)安備 31011702007878號
統(tǒng)計
