【文献综述】车用汽油抗爆添加剂的研究

文献综述
化学工程与工艺
车用汽油抗爆添加剂的研究
前言
汽油抗爆剂是一类能够提高汽油辛烷值，阻止或降低爆震的油品添加剂。

由于汽车发动机爆震现象的存在，所以汽油抗爆剂被广泛应用于汽车行业中。

至从1882年汽车工程师发现爆震现象以来，人类一直在寻找一种高效优良的抗爆剂来消除或减弱爆震[1]。

从最初发现的碘具有抗爆性到后来的四乙基铅做抗爆剂，并在汽车中广泛使用。

但是后来发现四乙基铅对环境影响很严重。

所以我们应该对各种抗爆剂进行综合分析，找出更好的抗爆剂来替代它，通过比较总结出哪种抗爆剂是今后的发展方向，新型抗爆剂又该具有怎样的特色。

主题
发动机的爆震主要同汽油易氧化，自燃点低等性质有关，要是汽油很易氧化，而且形成的氧化物不易分解就很容易发生爆震。

其原理是燃烧室内油气点火后，火焰波尚未完全扩散，远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃，其火焰波与正规燃烧的火焰波撞击而产生极大压力，使得引擎产生不正常的没有规律的闷闷响的敲击声[2]。

为了消除爆震，科学家们在没有任何理论依据的情况下开始了对抗爆剂的研究。

首先是美国科学家发现了碘可以作为抗爆剂，由此人类历史上第一种抗爆剂诞生了。

之后通过向汽油中加入乙醇来提高辛烷值并申请了专利。

随后又研发了四乙基铅，并在汽油中大量使用，成为必不可少的抗爆添加剂。

并一直沿用数十年，尽管人类经过不懈努力，企图去找到更好的抗爆剂来替代它，但一直未实现。

在1920年到1930年期间，五羰基铁和二茂铁被采用，但因其造成发动机磨损，火花塞锻炼，并易于汽缸粘合等一系列缺点，而最终被人类淘汰[3]。

后来在二次世界大战中，美国用苯胺和醇作抗爆剂，但因技术和其它原因这种抗爆剂没有别推广使用。

期间人们对非铅类抗爆剂进行了不懈努力的探索，找到了像芳香胺及其它的含氮化合物一类的抗爆添加剂，虽然它们对辛烷值的改进具有一定的效果，但是由于其加入量大、
毒性过大、排放污染物等问题，尚未形成商品[4]。

直到1960年后才开始出现新的汽油抗爆剂，如锰羰基类化合物中的甲基环戊二烯三羰基锰、五羰基锰、十羰基二锰、环戊二烯三羰基锰等金属类抗爆剂[5]。

但是经过大量使用后发现它们对汽车汽油发动机有严重的损伤，而且容易造成环境中锰含量上升，美国于1978年停止对它们的使用。

所以70年代后金属类抗爆剂的发展并不快。

而汽油中新的组分甲基叔丁基醚，汽油清净剂和抗积碳添加剂等非金属类抗爆剂是这一时期发展较快的抗爆剂[6]。

因为非金属类抗爆剂不会对汽油发动机造成损害，不会像金属类抗爆剂那样燃烧产生颗粒物然后沉积在火花塞表面而容易造成火花塞失火,并且污染物的排放量不会增加,而且自身的一些优良性质决定了它们具有很好抗爆效果。

而且随着人类生活水平的提高，对抗爆剂的要求也越来越高，最好是对环境和人体都没有伤害的。

这就导致了优质无铅汽油的需求量也日益增加，促使各国都去努力探索高效而经济的途径来提高汽油的辛烷值，像目前的甲基叔戊基醚和醇类等都是一类不错的抗爆剂，它们对环境的污染少，而且含氧量高，可以使汽油的燃烧更加充分，减少向环境中排放一氧化碳和氮氧化物的量。

另外它们的制备原料取材方便、可再生。

当然我们也并不能对现在的抗爆剂就感到满意，我们还要继续研究新型的，抗爆效果更好的，对环境污染更少的，最好是没有的污染的一类抗爆剂[7]。

而且要朝着以下三方面去研究： 1.我们要对抗爆剂的研制有明确的目标，要生产对环境没有污染或尽可能的减少环境污染的抗爆剂，像甲基环戊二烯三羰基锰和甲基叔丁基醚现在都对环境造成了严重的污染，有些国家都已经禁止使用。

我们不能顾此失彼，以牺牲环境为代价来提高汽油抗爆性这是不对的。

2.抗爆剂要对汽车发动机的性能不会产生负作用，要不然这样的抗爆剂使辛烷值提高的越高也没用，像金属类抗爆剂对发动机就存在很大的危害。

例如汽车本来使用10年需要大修一次，但是使用金属抗爆剂之后，可能五年就需要大修一次。

这样对用户来说就很不划算。

但是炼油厂就喜欢生产甲基环戊二烯三羰基锰，因为便宜，制备方便。

但是这类抗爆剂肯定不会生存长久的。

3.抗爆剂的制备原料要取材方便，而且可再生，污染物排放少是最好的。

现在有些抗爆剂都是由石油中提炼出来的，这就增加了石油消耗量。

我们要寻找另外的原料，来减缓石油枯竭的压力。

而且制备工艺要简单，价格要便宜，这样才有广阔的市场前景[8]。

总结
从1916年开始到现在，人们通过向燃料中添加某种物质防止爆震的研究已经进行了快
一个世纪的卓有成效的工作，目前其产品结构、化合物类型及应用领域都已基本定型，进入了成熟阶段。

这么多年来国内外所研发的无铅汽油抗爆剂种类繁多，有广泛被应用的甲基环戊二烯三羰基锰、甲基叔丁基醚，也有没有被广泛推广的醇类、酯类。

但是从元素组成上来分类，主要可分为金属类抗爆剂和非金属类抗爆剂两大类。

金属类抗爆剂由于对发动机和环境都有严重的影响，不适合可持续发展战略。

非金属类抗爆剂稍微好点，至少对发动机没有那么大的伤害，但是有些对环境也有污染，像甲基叔丁基醚，对地下水的污染很严重。

但是甲基叔戊基醚是目前作为抗爆剂的一个不错选择。

我们在对现有抗爆剂研究的基础上也要对新型抗爆剂进行研究。

即找到既能使燃料完全燃烧、无毒、不污染地下水，且原材料的选取倾向于天然且具有广泛易得、无毒和可再生等优点，制备工艺简单、过程绿色，又能提高抗爆性的无污染抗爆剂是抗爆剂发展的方向。

参考文献
[1] 袁晓东，刘治中，何占航.汽油抗爆剂发展的几点思考.郑州大学.2000.10
[2] 付余英，刘小玲，李瑞桢，赵仕林.国内外汽油抗爆剂的发展现状.广东化工。

2009
[3] 刘俊华，曹祖宾，赵德智，李丹东，杨华.汽油抗爆剂的研究进展.辽宁石油化工大学石油化工学院，2004
[4] 杨蕾.汽油抗爆剂的发展概况.兰州润滑油研究开发中心2003
[5] 徐春明，杨朝合，石油炼制工程，石油工业出版社2002
[6] 韩雪梅，张宏伟，王孝研，醇醚累抗爆剂的现状及发展趋势，黑龙江省质量监督检测研究院，2008
[7] 袁晓东，刘治中，何占航，无灰类汽油抗爆剂的研究.2002
[8] 吴海霞，陈燕，侯广明，说说车用汽油.2004.6。