潤滑油是現(xiàn)代工業(yè)和國防工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的血液，而潤滑油添加劑則是各種高級潤滑油的精髓，是提高潤滑油性能的關(guān)鍵。使用潤滑油的目的就是用來減少機(jī)械的摩擦和磨損，提高機(jī)械效率，降低能耗，防止燒結(jié)，延長機(jī)械壽命。而抗磨劑正是隨之應(yīng)運(yùn)而生的潤滑油添加劑，用來減少摩擦磨損，防止燒結(jié)。

　　抗磨劑作為現(xiàn)代潤滑油的5大添加劑之一11，在潤滑油添加劑中占有舉足輕重的地位，其新產(chǎn)品的研究與開發(fā)也一直處于現(xiàn)代潤滑油發(fā)展的前列。尤其是如今日益強(qiáng)調(diào)的“環(huán)境友好，健康綠色”主題，對現(xiàn)代潤滑油抗磨劑提出了巨大挑戰(zhàn)。本文作者針對現(xiàn)代工業(yè)對潤滑油的新要求，闡述了傳統(tǒng)潤滑油抗磨劑的研究趨勢，并對其前景進(jìn)行了展望。

　　1傳統(tǒng)潤滑油抗磨劑所面臨的挑戰(zhàn)傳統(tǒng)潤滑油抗磨劑，按活性元素分，可以分為硫類抗磨劑（包括硫化烯烴（SIB和HPSIB）、硫化酯和硫化油等）、磷類抗磨劑（包括（酸性）磷酸酯、亞磷酸酯、烷基膦酸酯等）、鹵類抗磨劑（包括氯化石蠟、氯代烴、氯代脂肪酸等）、有機(jī)金屬類（包括環(huán)烷酸鉛和二烷基二硫代磷酸鹽（ZnDDP）等）、硼類抗磨劑（包括無機(jī)硼酸鹽和有機(jī)硼酸酯）等。

　　*基金項(xiàng)目：總后勤部科研項(xiàng)目（油20040204）。

　　但隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展及人類對自生環(huán)境的要求和健康意識的不斷提高，這些單活性元素型抗磨劑已經(jīng)越來越難滿足苛刻工況及時(shí)代發(fā)展對它們的要求。如氯類抗磨劑對因其毒性問題已被有的國家如美國和西歐禁用；環(huán)烷酸鉛也因生態(tài)和毒性問題逐漸被淘汰；硫類、磷類抗磨劑及ZnDDP因其含有的P和S會使尾氣轉(zhuǎn)化器中的三效催化劑中毒、影響氧氣傳感器測量準(zhǔn)確性及對生態(tài)環(huán)境的毒性，已被國際規(guī)定限量使用；而硼類抗磨劑也存在一直“懸而未決”的分散穩(wěn)定性和水敏感性問題等等。

　　2傳統(tǒng)抗磨劑的研究趨勢正是傳統(tǒng)潤滑油抗磨劑所面臨的巨大挑戰(zhàn)給抗磨劑的研究注入了新的動(dòng)力。在傳統(tǒng)的單活性元素型抗磨劑難以滿足要求的情形下，潤滑油抗磨劑的研究正呈現(xiàn)出活性元素復(fù)合化、金屬稀土化、分子結(jié)構(gòu)雜環(huán)化和無灰化的多元化和一體化研究趨勢。也就是說，各個(gè)趨勢是相互聯(lián)系、相互融合、相互包含的，而不是絕對分開的。例如抗磨劑分子設(shè)計(jì)中，活性元素復(fù)合化就可以通過分子結(jié)構(gòu)雜環(huán)化來實(shí)現(xiàn)，而稀土金屬本身就是一類活性元素，無灰化只是對分子設(shè)計(jì)提出具體要求而已。

　　特別是在國際規(guī)定對硫、磷類傳統(tǒng)單元素型抗磨劑限量使用和工況要求日益苛刻的情形下，傳統(tǒng)抗磨劑的多元化和一體化可以說是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢。

　　對其研究中，又可以分為2大類別：單個(gè)抗磨劑分子咪坐個(gè)或2個(gè)以上活性元素，后者則是研究2個(gè)或2個(gè)以上抗磨劑分子間的協(xié)同增效作用。其實(shí)，在傳統(tǒng)抗磨劑中已經(jīng)存在具有復(fù)合活性元素的抗磨劑，譬如著名的ZnDDP就是屬于含有復(fù)合活性元素的單抗磨劑分子。

　　2.1單個(gè)抗磨劑分子的研究對單個(gè)的活性元素復(fù)合型抗磨劑分子設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)所含活性元素，又可分為稀土金屬類和雜環(huán)類。前者是活性元素復(fù)合化和金屬稀土化的體現(xiàn)，后者則是分子結(jié)構(gòu)雜環(huán)化和無灰化的表現(xiàn)。

　　2.1.1稀土金屬類對于稀土金屬類活性元素復(fù)合型抗磨劑而言，稀土金屬是指包括鈧、釔和鑭系在內(nèi)的、有著獨(dú)特價(jià)電子構(gòu)型的17種未被完全認(rèn)識的金屬，它們與其它相同晶體結(jié)構(gòu)金屬相比，摩擦因數(shù)和磨損率都有著明顯的優(yōu)勢。所以，盡管該類抗磨劑屬于有灰型抗磨劑，但由于稀土金屬特殊的摩擦學(xué)性質(zhì)，使得該類抗磨劑的研究方興未艾。

　　一般認(rèn)為，稀土金屬類活性元素復(fù)合型抗磨劑的抗磨機(jī)制為：?方面，稀土金屬會以單質(zhì)或氧化物、硫化物（或硫酸鹽）、磷酸鹽的形式在摩擦表面生成化學(xué)反應(yīng)膜從而起到抗磨減摩的作用；另一方面，稀土金屬會“擴(kuò)滲”進(jìn)入摩擦副亞表面而改善材料表面的晶界結(jié)構(gòu)，從而使材料的耐磨性和耐腐蝕性得到改善，這也是較ZnDDP抗磨減摩性能明顯提高的主要原因；還有人認(rèn)為稀土化合物與潤滑油之間具有協(xié)同作用。如典型的有二烷基二硫代磷酸稀土鹽（ReDDPRe烷基二硫代氨基甲酸稀土鹽（ReDTC，Re為LaPr NdSn）、環(huán)烷酸稀土鹽、烷氧基硼酸稀土鹽（異辛氧基硼酸釤、環(huán)已氧基硼酸鑭和十二烷氧基硼酸鈰）、硫代硼酸稀土鹽（十二烷硫基硼酸鑭和十二烷硫基硼酸鈰）等等都表現(xiàn)出了良好的油溶性，又表現(xiàn)出了極佳的、不亞于二烷基二硫代磷酸鋅（ZnDDP）的抗磨性能。

　　2.1.2雜環(huán)類對于雜環(huán)類活性元素復(fù)合型抗磨劑而言，要求雜環(huán)分子通常都具有緊湊而又穩(wěn)定的芳香結(jié)構(gòu)，并含有多個(gè)活性元素（如N、SP、BF或Cl）。比較典型的有：一般認(rèn)為，雜環(huán)類活性元素復(fù)合型抗磨劑的摩擦學(xué)性能與雜環(huán)分子結(jié)構(gòu)、共軛性、芳香性、取代基的結(jié)構(gòu)以及活性元素的數(shù)目、種類、位置密切相關(guān)。總的說來，其潤滑性能會隨分子結(jié)構(gòu)中的N原子數(shù)的增多而提高；分子中的共軛性越高，其邊界潤滑膜強(qiáng)度越好。該類抗磨劑的抗磨機(jī)制19為：由于雜原子活性的不同，一類原子如SP、F或C會在摩擦表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成化學(xué)反應(yīng)膜，而另一類如BN則會在摩擦表面生成吸附膜，正是由于吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜的共同作用才使得該類抗磨劑具有良好的抗磨減摩效果。

　　尤其重要的是，該類抗磨劑是一類除具有優(yōu)良的抗磨性之外還具有抗腐蝕性、抗氧化性、銅催化減活性，并能作為同時(shí)用于潤滑油和燃料油的多效添加劑。相比ZnDDP，它還具有無灰化的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是ZnDDP最有力的替代者，所以對其的研究長期以來都是熱點(diǎn)。

　　2.2多個(gè)抗磨劑分子間的研究對多個(gè)抗磨劑協(xié)同增效的研究中，硼類抗磨劑與稀土金屬類抗磨劑的協(xié)同作用是焦點(diǎn)所在。這主要是因?yàn)閮深惪鼓┍旧砭褪切阅軆?yōu)異的抗磨劑，再加上又都發(fā)現(xiàn)各自所含的硼和稀土金屬在摩擦過程中都有著與化學(xué)熱處理類似的對摩擦副亞表面的滲透作用，所以這2類抗磨劑的協(xié)同作用勢必會引起更多關(guān)注。

　　過程中發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)，在摩擦副表面生成由稀土金屬的單質(zhì)、氧化物、硫化物（硫酸鹽）、磷酸鹽組成的化學(xué)反應(yīng)膜；另一方面，硼類抗磨劑也會在摩擦過程中在摩擦副表面生成一層含有單質(zhì)硼及其氧化物、FexOy等組成的防護(hù)膜；但更重要的是，稀土金屬的存在會對硼向摩擦副亞表面的擴(kuò)散起到“摩擦催滲”作用，再加上其本身的滲透作用，它們會在摩擦副亞表面形成稀土金屬硼I的摩擦共滲層，使得材料硬度增加，耐磨性增強(qiáng)，這也是2類抗磨劑之所以具有協(xié)同增效作用的主要原因。

　　但現(xiàn)在所研究35的這2類抗磨劑協(xié)同作用中，稀土金屬類抗磨劑分子一般還含有其它活性元素如義P，屬于活性元素復(fù)合型，而硼類抗磨劑分子卻一般是單元素型。所以未來的研究，應(yīng)首先在硼類抗磨劑分子中通過雜環(huán)引入其它活性元素成為活性元素復(fù)合型抗磨劑，其實(shí)這也有助于增強(qiáng)它的水解穩(wěn)定性，再研究其與稀土金屬類抗磨劑的相互作用。

　　3前景展望現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展特別是汽車工業(yè)的發(fā)展以及環(huán)保法規(guī)的制定，對現(xiàn)代潤滑油的質(zhì)量提出了新的要求，也對現(xiàn)代潤滑油抗磨劑提出了更高的要求，即低（或無）硫、低（或無）磷、低（或無）灰分。傳統(tǒng)潤滑油抗磨劑的研究，朝著活性元素復(fù)合化、金屬稀土化、分子結(jié)構(gòu)雜環(huán)化和無灰化的多元化和一體化的發(fā)展是一種必然的趨勢。但在短期內(nèi)還是很難撼動(dòng)抗磨劑ZnDDP的絕對地位，因?yàn)閆nDDP除作為優(yōu)異的抗磨劑之外，還是優(yōu)良的抗氧化劑、抗腐蝕劑和金屬鈍化劑。所以，傳統(tǒng)抗磨劑的研究也必須滿足未來潤滑油抗磨劑發(fā)展的多功能化（或多效化）要求，即應(yīng)像ZnDDP那樣，不僅具有優(yōu)異的抗磨減摩性能，還具有抗氧、抗腐蝕、催化減活等其它性能。

作者：佚名　　來源：中國潤滑油網(wǎng)