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新型节能润滑油和它的物料毒化的研究和讨论
 

试验方法采用发光细菌冻干粉复苏法<5>制备试验用发光细菌液,并测定标准毒物氯化汞(HgCl)的半数有效浓度EC50值是否在0.10.02mg/l范围内,以检测发光细菌液是否合格。

在润滑油生物毒性试验中,用载荷率来衡量润滑油与水的量化关系;用发光细菌的相对发光度(T)表示润滑油在水中的生物毒性,相对发光度越小的润滑油,其毒性越大;以相对发光度为50%时的载荷率,即半数有效载荷作为润滑油在水中生物毒性的判定指标,润滑油生物毒性分级如所示。对每管样品液均配制对应的对照(CK)管溶液。检测时,向装有样品液的比色管中加入微量(10l)发光细菌液,15min后,用生物毒性测试仪检测其相对发光度。重复检测3次。

矿物基TC-W3润滑油的生物毒性润滑油基础油分为矿物油和合成油两大类。目前,矿物油仍是制造各种润滑油的主要基础油。考虑到我国润滑油实际使用情况并经过理化性能的初步筛选,笔者选用国产的高粘度指数石蜡基矿物油1和矿物油2为自制TC-W3润滑油的基础油。

由于所选用的矿物油基础油的性能一般,因此如要达到TC-W3的高性能要求,就必须在添加剂的选择、组合和用量上慎重考虑。通过试验筛选,最终选用国外某公司生产的添加剂1作为自配TC-W3润滑油的主添加剂。添加剂1是一种高闪点、无灰二冲程油复合添加剂。为了进一步提高TC-W3润滑油的润滑性,又添加了少量的抗磨减摩复合添加剂2。通过反复配比筛选试验,并参考国外TC-W3润滑油的相关数据,最终配制出高性能、低成本的矿物基TC-W3润滑油(K1润滑油),并对其进行了生物毒性试验。

为相对发光度与K1润滑油的WAF溶液载荷率的关系。经计算机数据处理,其拟合曲线的计算公式为:T=14.7+56.8e-X248+28.4e-X2615(2)其中,XWAF溶液载荷率,mg/l.根据式(2)计算得出K1润滑油的半数有效载荷EL50值为407mg/l,属中等毒性润滑油。

为分析K1润滑油的生物毒性,笔者分别将其组成的基础油和添加剂组分,按载荷率为10000mg/l配制WAF样品液,测定其相对发光度,结果列于。从可以看出,矿物油的生物毒性较高,而选用的添加剂生物毒性更高(它们的相对发光度均小于50%)。因此,K1润滑油虽然满足TC-W3的润滑性要求,且成本较低,但其生物毒性较大,尚不能达到无毒或微毒的未来环保要求。

基础油组分的筛选要实现TC-W3二冲程润滑油的低生物毒性,就要求基础油的生物毒性低。拟从矿物油、聚异丁烯(PIB)、合成酯(三羟甲基丙烷酯,TMP)和稀释剂中筛选出环保型TC-W3润滑油基础油组分。由于矿物油的生物毒性较高,因此,在基础油的选用上尽量少用或不用。笔者对筛选出来的几种基础油组分进行了生物毒性试验,结果如示。

当WAF溶液载荷率为10000mg/l时,TMP2个样品的相对发光度均大于87%,是低生物毒性的基础油。由于它还具有高热稳定性能、高润滑性和高清净性的特点,国际上已广泛将其作为环保型润滑油的基础油<7,8>。试验表明,多种不同粘度TMP在一定的配比范围内混合使用,有利于润滑性的提高。笔者将TMP1和TMP2作为基础油的主剂,按一定比例混合调制,大大提高了基础油的润滑性能。

为使二冲程润滑油与燃料迅速混合,需向油品中加入一定量的煤油作为稀释剂。PIB是目前国际上广泛采用的二冲程润滑油基础油组分,它可以提高二冲程润滑油的润滑性,还可以改善排烟性能<9>。但煤油具有较高的生物毒性(当WAF溶液载荷率为10000mg/l时,其相对发光度仅为22.3%),且PIB亦具有一定的生物毒性,因此它们的用量必须是保证TC-W3二冲程润滑油达到各项性能指标的最小用量。

经过反复筛选、配比试验,最终确定了基础油的组成,并对其进行了生物毒性试验,结果如所示。由可见,当WAF溶液载荷率为10000mg/l时,其相对发光度为85.5%,表明该基础油的生物毒性很低,属环保型基础油。

添加剂的筛选环保型润滑油与矿物油在添加剂的感受性上有很大差异,且基础油与添加剂的作用机理也有所不同。笔者选用了金属清净剂A,无灰分散剂B,高温抗粘环清净剂C1和C2,无灰抗氧剂D1、D2和D3,高分子清净分散剂E,抗磨减摩添加剂F<6>,作为研制TC-W3环保型润滑油的备选材料,并对它们进行了生物毒性筛选。

环保型TC-W3润滑油的生物毒性对比试验对所研制的环保型TC-W3润滑油与市售的2种国内、外品牌的TC-W3润滑油(S1和S2)进行了生物毒性对比试验。为相对发光度与S1、S2润滑油的WAF溶液载荷率的关系。从(a)可以看出,当S1润滑油的WAF溶液载荷率达到3000mg/l以上时,相对发光度基本不变,说明此时水中容纳的润滑油组分已经基本饱和。当WAF载荷率为10000mg/l时,其相对发光度为66%,远大于50%,即其WAF溶液将不会出现EL50值,属无毒或微毒润滑油。

结论(1)由传统的矿物油为主调制TC-W3润滑油,虽然能达到使用性能要求,但生物毒性较大,不属于环保型润滑油;以TMP为主剂配制的TC-W3润滑油,使用性能可达到设计要求,而且生物毒性低,属环保型TC-W3润滑油。(2)由于润滑油中添加剂组分复杂且毒性较大,因此,虽然添加剂在润滑油中所占比例较小,但其组分对润滑油的生物毒性起关键作用。(3)一般润滑油WAF溶液载荷率与其相对发光度呈负指数关系。

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2012-10-24 15:47:19