极压添加剂

极压润滑是在金属塑性加工过程中，为防止金属在边界摩擦条件和高温下产生的微凸体粘着现象，利用极压润滑剂生成的化学反应膜所进行的润滑。

极压润滑时，生成的化学反应膜是一层较厚的无机盐膜，在负荷和速度比较极端的情况下，具有良好的润滑效果。但是，当温度升高至一定值时，化学反应膜存在破坏或解吸的可能性，这取决于EP添加剂和金属表面的成分组成。由于自身形成需要一定时间，而工件变形时间较短，以致许多金属塑性加工过程中，化学反应膜可能在工模具表面而不是在工件表面生成。

目前，应用和研究的极压添加剂可分为含硫、磷和氯极压添加剂，有机金属盐类，硼酸盐类和稀土类极压抗磨剂，另外，杂环类和纳米粒子也可用于极压抗磨剂。

含硫极压添加剂

常用的含硫极压添加剂主要有硫磷酸含氮衍生物、硫磷酸钼、硫化动物油、硫化烯烃、多硫化物等，其中，用的最广泛的是硫化烯烃。这类添加剂主要表现出较强的抗烧结能力和良好的耐负荷性能，与其他类型的添加剂具有优良的复配效应。研究表明，C-S键打开的难易程度决定其极压性，S-S键决定其抗磨性。一般来讲，抗磨性随链长度的增长而增强，初始咬人负荷和烧结负荷随硫原子个数的增多而明显增加。在边界润滑条件下，含硫极压抗磨剂与摩擦表面发生摩擦吸附和化学反应，生成含硫的无机膜或在有氧化铁的存在下形成0。15mm以上的Fe203—FeS的极压化学反应膜，从而起到抗擦伤和抗烧结作用，其水解稳定性好，熔点高，在800℃的高温仍然有效。

含磷极压添加剂

国内外常用的含磷极压添加剂主要有酸性亚磷酸二丁酯、磷酸三甲酚酯、硫代磷酸酯、磷酸酯和酸性磷酸酯胺盐，其中，用得最多的是有机磷酸酯。含磷极压添加剂品种繁多，按所含有效活性元素划分，可分为磷型、磷氮型和硫磷氮型，对其作用机理研究最多的是磷型添加剂。目前，普遍认为，在摩擦条件下，磷系添加剂在摩擦表面形成了有机磷酸盐化学反应膜，从而具有良好的抗磨性能。磷—氮型添加剂中，氮元素不仅具有抑制磷元素过度腐蚀的作用，而且具有使吸附分子间横向引力增强，油膜强度增强的功能，有利于抗磨性的改善。研究发现，磷氮添加剂的抗磨性不但高于含硫添加剂，而且其极压性能也高于硫系添加剂，即高于硫剂中极压性能最好的硫化异丁烯，经过合理复配，在不含硫、氯等添加剂的基础上，各项性能指标完全超过了硫系添加剂配制的齿轮润滑油。磷—氮型极压抗磨添加剂具有承载能力高、复配性好和润滑优良的特性，以及生产工艺简单和工业三废少等突出优点，发展前景非常广阔。

含氯极压添加剂

工业中最常用的含氯极压添加剂是氯化石蜡以及一些含氯的衍生物。由于含氯添加剂价格便宜，性能好，且氯化石蜡与硫及磷具有良好的结合性，因而得以广泛应用。含氯极压抗磨剂的主要特点是反应活性高，腐蚀性强，极压抗磨性遇水失效。含氯极压添加剂在摩擦表面分解成元素氯或生成氯化氢，与金属表面吸附或反应生成FeCIz、FeCl3等低熔点膜，氯化铁容易被剪切，从而起到极压抗磨作用。但是，氯化铁可高温分解，其使用温度不能高于350℃。由于氯的腐蚀作用，尤其HCl 与金属表面接触有极强的腐蚀作用，人们都尽量减少其用量，或与其他添加剂复合使用。但是，其高活性、强腐蚀的特点可应用于跑合中，来缩短跑合时间，提高跑合效果。当反应性相同时，氯系极压

添加剂的极压性能远远不如硫系极压添加剂。近年来，由于日益严格的环保要求，氯系极压添加剂已逐渐被淘汰。

有机金属极压添加剂

有机金属极压添加剂根据其所含的金属元素又可分为锌、钼、铅、锡、锑、钛等系列。最常用的有机金属添加剂是二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)。ZDDP是一种兼有抗氧化、抗磨损及抗腐蚀等优异性能的有灰型多效润滑油添加剂，自20世纪40年代出现以来，作为内燃机油抗氧抗磨抗腐添加剂一直使用至今。

含钼化合物因其优良的摩擦学性能在众多润滑材料中占有重要位置。最常用的含钼化合物有二硫化钼(MoS2)、油溶性二烷基二硫代氨基甲酸硫化氧钼(MoDTC)和二烷基二硫代磷酸硫化氧钼(MoDTP)等。

硼型极压抗磨剂主要分为无机硼酸盐和有机硼酸盐。这类添加剂不仅具有极好的极压抗摩减磨性，而且具有优良的热氧化稳定性，在较高温度下(150℃)不被氧化变性。在高温下对铜无腐蚀，对钢铁具有良好的防锈性能；同时，还具有很好的密封适应性，无毒无臭，有利于改善操作环境。这些都是磷、硫添加剂所不及的地方。

稀土类极压添加剂

目前，已合成出多种有机、无机稀土化合物及稀土纳米颗粒。稀土类添加剂难溶于润滑油中，因而广泛应用于润滑脂中。研究表明，LaF3可使润滑油脂的承载能力提高10％一100％，使黏结涂层的磨损寿命提高2～4倍；镧，铈的氟化物能改善酯类油的极压性和抗磨性；大多数稀土氧化物在高温下的摩擦磨损性能较低温时好；稀土配合物作为润滑脂添加剂具有良好的抗摩减磨性能。近年来，稀土纳米颗粒的研究日益受到关注，一些有机物修饰的纳米稀土化合物如LaF3，显示出优异的极压、抗摩和减磨性能。各种研究成果表明，稀土化合物作为润滑添加剂具有不可低估的发展潜力，合成出油溶性良好、耐高温、少污染、多功能的新型稀土有机配合物添加剂是今后稀土润滑材料的研发趋势。

纳米材料极压添加剂

纳米材料与技术的发展推动了先进润滑材料与技术的发展，与之相适应，纳米颗粒作为润滑油脂抗磨损添加剂的研究受到了广泛关注，并且几种具有代表性的纳米离子已在中石油生产的润滑油中得到推广应用。业已发现，多数纳米微粒作为添加剂均能有效地改善油品的减磨抗摩和极压性能。但是，纳米颗粒在润滑油中难以长期保持分散稳定性，这使纳米颗粒添加剂的应用受到了很大限制。为了克服这一缺陷，对纳米铜颗粒进行表面修饰以加强亲油性，可提高其在润滑油中的分散稳定性，充分发挥纳米粒子高的表面性能和化学活性，，使其容易在磨损表面沉积而形成具有低熔点和易剪切的防护层，从而在运行中对磨损表面进行原位修复，有效地减少或防止磨损。其中，含硫—磷—氮有机化合物修饰的纳米颗粒作为润滑油添加剂时通常表现出更好的抗磨性能和更高的承载能力；有机酸修饰的纳米颗粒作为润滑油添加剂时通常具有环境友好特性。因此，表面修饰纳米颗粒作为润滑油添加剂具有巨大的应用潜力。