以二羧酸为载体水基润滑添加剂的合成与性能研究

水分散大分子润滑添加剂分子设计 的理论依据是 ： 选用一个具有一定润滑能力的基础物 ， 在分子内 搭载亲水基团，产生水分散性 ；另外搭载一个油性的吸附基团 ， 使之能在摩擦 副表面吸附，生成润滑薄膜 产生润滑Ｊ ｌ 生 。二羧酸对金属具有强烈的吸附力 ，在金属表面能形成离子键结合的多分子层薄膜 ，在极压条 件下 ，能显示出较高的润滑性和防锈力 。选择二羧酸作为起始反应物 ，而具有 良好吸附『 生 和润滑能力 的油 酸作为反应物 ，乙二胺作为二者之间的键桥 ，聚乙二醇作为酯化剂。
根据 以上观点 ， 从分子设计 角度出发 ，以具备一定润滑性和防锈性的二羧酸为承载物 ， 在其分子双羧 基上进行分子改性 ， 一端引入油酸使大分子具有优 良的润滑性能和防锈防腐性能 ， 另一端用聚乙二醇进行
水溶性改性。探讨其产品的合成工艺 以及进行摩擦学研究 ，探讨了其润滑机制。
１ 水溶性润滑添加剂分 子设计
论 聚 乙二醇分子量对产 品水溶性和 润滑性能的影响。对性能最佳 产物Ｅ Ｄ Ｏ Ｐ １ ０ ０ ０ 进行正交试验优化产率从而使其水
溶性和润滑性均达到最佳效果 ，从 而最佳合 成产 品，具有一定 的应用价值。 关键 词 ：二羧酸 ；乙二胺 ；水溶性 润滑添加 剂
中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ １ ７ ． ２ ２
第２ ６ 卷 第３ 期
２ ０ １ ３年 ０ ６月
武
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纺
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大
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、 ， ０ ＿ １ ． ２６ Ｎ Ｏ． ３
Ｊ ＯＵ ＲＮ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｗ Ｕ Ｈ ＡＮ ＴＥＸＴＩ ＬＥ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ ＳＩ ＴＹ
Ｊ ｕｎ． ２ ０１ ３
以二羧酸为载体水 基润滑添加剂 的合成 与性能研 究
． ｉ ｌ 讯作者 ：余宪虎 （ １ ９ ５ ６ 一） ，男 ，教授 ，研究方向：精细化学品的研发、科研项目的产业化、市场开发和经营管理．
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再取０ ． １ ｍ ｏ ｌ 不同均分子量的聚乙二醇加入上一步产物 中，恒定酯化温度１ ８ ０ ￣ Ｃ ，反应４ ｈ 。待酸值小于
魏 赛 ，余 宪虎 ，周 小虎
（ 武汉纺 织大学 化学 与化工 学院，湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ３ ）
摘
要 ：以二羧酸、油酸为原料 ，乙二胺为酰化试剂 ，聚 乙二醇为水溶性 改性试剂 ，从分子设计角度介绍其合成
水基润滑添加剂 的思路 与方法 。通过产 率、结构 、润滑性能分析评价这种新型水溶性润滑添加剂 的性能。详细讨
２ 实 验 部 分
２ ． １试 剂 与 仪 器
二羧酸、乙二胺 、油酸 、对 甲苯磺酸 、邻苯二 甲酸氢钾 、氢氧化钾 、酚酞 （ 指示剂 ） 、对一 萘酚苯 （ 指 示剂 ） 、无水乙醇 、盐酸 、异丙醇 、聚乙二醇数均分子量分别为８ ０ ０ 、１ ０ ０ ０ 、２ ０ ０ ０ ，以上均为分析纯 。 Ｖ Ｅ Ｒ Ｔ Ｅ Ｘ 一 ７ ０ ＂ ｆ ￣ 立叶红外光谱仪 ， 德 国Ｂ ｒ ｕ ｋ ｅ ｒ ／ ｚ ｝ 司； ＭＳ 一 ８ ０ ０ 型四球摩擦试验机 ， 厦 门试验机厂 ；Ａ Ｒ ２ １ ４ ０ 电子分析天平 ， 梅特勒一 托利多仪器有 限公 司； Ｊ Ｃ Ｄ ３ 光学显微镜 ， 浙江光学仪器制造有 限公 司； Ｊ Ｓ Ｍ 一 ６ ４ ６ ０ Ｌ Ｖ 扫 描 电子 显微 镜 ， 日本 电子株 式会 社 。
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：２ ０ ９ ５— ４ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ８ ３— ０ ５
随着世界环境下人们对能源枯竭和对环境保护的重视 ，以水代油进行润滑成为一种趋势 。 水基润滑添
加剂相 比油基润滑剂有巨大优势 ，比如 良好的生物降解性 、无生态污染 、优 良的冷却效果、不燃、易清洗 和成本低廉。但是 由于其局限性在润滑性方面变现并不突出。因此 ， 研制一种润滑性能优 良，生态绿色可 生物降解 的水基润滑添加剂是我们研究的主要课题 ，也是 日 后提高水基润滑添加剂质量的关键” 。
２ ． ２ 实验合成原 理和方法
参照Ｅ Ｂ Ｓ 合成工艺 ， 在类似条件下使二羧酸、 油酸与乙二胺进行酰胺化反应 ， 实验原理见参考文献 。
由于聚乙二醇分子量的大小又决定着其水溶性程度 ，因此使用不 同均分子量的聚乙二醇进行酯化反应 。
合 成 工艺 如下 ：
取二羧酸０ ． １ ｍ ｏ ｌ 与０ ． １ ｍ ｏ ｌ 油酸 ，在氮气保护下混合升温至９ ０ ￣ Ｃ，加入０ ． ４ ％ 催化剂 ，用恒压滴液漏斗将 ０ ． ０ ５ ｏ ｔ ｏ ｌ 乙二胺匀速滴人保持在４ ０ ｍ ｉ ｎ 左右滴完 。 在１ ３ ０ ￣ Ｃ 下保温１ ｈ ， 然后升温至 １ ８ ０ ￣ Ｃ 保温３ ｈ 使之进行脱水 。
１ ０ ｍｇ Ｋ Ｏ Ｈ／ ｇ 时终 止反应 得到 产物 。
生成的目标产物命名为Ｅ Ｄ Ｏ Ｐ ，是一种高沸点 的粘稠状混合物，采用减压抽滤和蒸发结晶方法进行提
纯。
２ ． ３ 性能检测
２ ． ３ ． １ 产率检 测
采用Ｇ Ｂ ／ Ｔ ４ ９ ４ ５ — ２ ０ ０ ２ ，酸值测定方法 。通过测定起始物的酸值 与Ｅ Ｄ Ｏ Ｐ 目标产物 的酸值 ，可以计算出
２ ． ３ ． ２ 润 滑性 能检 测
采用Ｍ Ｓ 一 ８ ０ ０ 型 四球摩擦试验机评价其 最大无卡咬负荷 （ Ｐ ） 和磨斑直径 （ ｗｏ ）。试验条件为： 转速
１ ４ ５ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ，运 行 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ，室温 ２ ５ ￣ Ｃ、常压 。磨 斑直 径对 比试 验在 特定压 力３ ９ ６ Ｎ 下进行 ，测试 时 间为３ ０ ｍｉ ｎ 。 钢 球 为武汉 钢球 厂生 产 的直径 为 １ ２ ． ７ ｍｍ的 Ⅱ级 Ｇ Ｃ ｒ ｌ ５ 钢球 ，硬 度为 （ ５ ９～６ １ ） ＨＲ Ｃ 。
Ｅ Ｄ Ｏ Ｐ 的产率。 产率计算方法如下式：７ ７ ： 三 Ｌ 三 ￣ １ ０ ０ ％
』ｌ
— —
Ｅ Ｄ Ｏ Ｐ 的产率 （ ％）；Ｔ ． ——反应之前总添加物的酸值 （ ｍ ｇ Ｋ Ｏ Ｈ ／ ｇ ） ； Ｔ 厂
反应后生成物Ｅ Ｄ Ｏ Ｐ
的酸值 （ ｍｇ Ｋ Ｏ Ｈ／ ｇ ） 。