机油能代替机械油(注意了，专家预言未来你的车用润滑油会重归食用油，这是真的吗？)

Posted 2023-05-29

篇首语：志不强者智不达，言不信者行不果。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了机油能代替机械油(注意了，专家预言未来你的车用润滑油会重归食用油，这是真的吗？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

机油能代替机械油(注意了，专家预言未来你的车用润滑油会重归食用油，这是真的吗？)

大家好，今天在这里为大家介绍润滑油，比如我们常说的机油，指的就是发动机润滑油，它是用在各种类型机械上，以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂。一方面能够减少由于摩擦导致的零件磨损，避免其间腐蚀，降低机械的运行温度，降低机械能损失。另一方面提高密封性，防止污染物和灰尘沉降和扩散。

由此可见，润滑油对机械的维护存在着重大意义。一般来说，润滑油是由基础油和添加剂两部分组成，其中基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。目前市面上润滑油主要有三类：矿物润滑油、天然植物油和合成润滑油。在全球润滑油市场中，1%是天然植物油，合成润滑油所占比例小于15%，矿物润滑油则占到85%~90%。

我们都知道矿物资源是不可再生的，而且生物降解性差，这样导致了润滑油在使用、存储和运输等过程中，如果因泄漏飞溅，蒸发、包装用品中的残留、抛弃不当等原因进入环境时，会对环境造成极大的负担。据不完全统计，全世界每年约有500~1000万吨石油基化学品进入生物圈，即使在润滑剂回收利用较高的国家，能有4%~10%的润滑油进入环境，欧盟每年约有60万吨润滑油进入环境，进入环境的非环境友好型的润滑油造成的环境污染已不容忽视，特别是对水生植物和动物造成了严重影响，甚至破坏生态平衡，矿物油对地下水的污染长达100年之久。非常微量的矿物油能够降低海中小虾的寿命达到20%，所以现在正需一种环保高质量的润滑油来替代矿物润滑油。

前面我们也提到过天然植物油，也就是我们的食用油也可以充当润滑油基础油，而且生产成本低如菜籽油，但是食用油它的主要的成分是甘油三酯，在化学结构上，它的β—碳原子上的氢原子非常活泼，而且分子结构中电子分布比较集中，电子密度大的部位十分活泼，导致甘油三酯易高温分解、热稳定性差、使用寿命短。此外还有一种选择，就是生物润滑油，美国联邦政府对生物润滑油的定义是这样的："有大部分或全部以生物资源或可再生农业资源包括植物、动物、海洋资源或林业资源为来源的润滑油。"与矿物润滑油相比合成酯生物润滑油具有以下的优势：

第一，对环境污染小，生物润滑油进入环境后，由于生物降解性好，毒性低，较低的生命周期成本，不会长期滞留在环境当中对土壤或地表水域产生严重和持续的影响。第二，具有良好的润滑性能，生物润滑油又具有与矿物润滑油相似的润滑性能。第三，粘度指数高，与矿油比较，生物润滑油具有更高的粘度指数，随着温度的变化，粘度变化小，性能稳定。第四，低温性能好，生物润滑油的倾点更低，可以达到零下60到零下20度，可以在低温下使用。第五，较高的闪点，较低的挥发性，着火和爆炸的可能性比较低，安全性比较高。第六，氧化稳定性好，使用的寿命更长，适用于较高强度的使用环境。

但是生物润滑油也有不足之处，其生产成本目前还是比较高。但是你换一个角度思考，使用生物润滑油可以节省由于润滑油泄漏导致的巨额环境治理费用，石油的开采对水、空气造成了较为严重的污染，特别是水污染直接影响人民的健康。使用生物润滑油可以节省由于生产和使用矿物润滑油环境治理费用。目前有五种可生物降解的润滑油基础油被广泛关注，第一是高不饱和或高油酸植物油，缩写叫HOVO，主要成分是甘油三酯，它的成本相对比较低，无毒，可再生,可用作润滑油的基础油，但是容易氧化，使用寿命比较短。第二种叫做低粘度α—烯烃，英文缩写PAO，它是低分子量的2~4聚合物，由于低温性能好，但容易挥发，适于低温环境使用。

第三种是聚亚烷基乙二醇，英文缩写为PAG，它是聚合环氧乙烷和环氧丙烷或它们的混合物的聚亚烷基二醇可溶于水，对有机添加剂的溶解性差，多用于耐火润滑剂，使用范围受到限制。第四种是二元酸酯，英文缩写为DE，它是由二羧酸如乙二酸与羟基化的石油馏分醇酯化得到，润滑性能好，但生物降解性差。第五多元醇酯，英文缩写为PE,是一种β—碳原子上不含氢原子的醇的脂肪酸酯，热稳定性好，氧化稳定性好，但是粘度较高。

今天讲了这么多专业性较强的东西，我们还不知道什么东西能够可以用来合成生物润滑油？其实很简单，可以用于生物润滑油的原料在我们生活中随处可见，像动物油、植物油、藻类油脂、废弃食用油、非食用油等等。此外不知道各位有没有发现，现在新能源的概念越来越被大众所接受。像新能源汽车等，在这种情况下，大家想一想柴油等矿物能源的使用会不会往下降？但是同样的啊，这些柴油、生物柴油的这个需求量呢也会减少。那么我们可以跟大家说，当生物柴油这个销量不太好的时候，我们可以把它把转化合成为这个生物润滑油来赚钱。

今天呢，我给大家介绍其中一种利用生物柴油合成生物润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的方法。首先，在讲生物润滑油的制备之前，我们有必要稍微提一提润滑油的发展历史，尤其是不同类型润滑油在化学结构上的区别。正如上文我们提到的，人类的第一代润滑油是生物润滑油，也就是植物油。而植物油的主要成分是甘油三酯，因为甘油三酯上的β碳原子带了一个氢，这个氢原子比较活泼，导致甘油三酯的化学结构不稳定，容易在高温下产生分解，同时由于部分酯质双键结构的氧化酸败，在某种程度上也减少了植物油作为润滑油的寿命。

第二代润滑油是我们现在使用的最多的石油基润滑油。由于原油的储量大，成本低，在工业化的过程中很快便取代了植物油。以石蜡油为例，其化学结构主要是以长链带少量之链的烷烃为主，化学结构稳定，寿命相对更长。然而正是因为如此，石油润滑油泄漏后在大自然中难以降解，在其降解周期中对生态的影响比较大。到现在的第三代润滑油，化学家们为了开发新一代的生物润滑油，便从化学结构上，下手进行研究。

大家可以看到，甘油三酯是以甘油为骨架的分子，那么为了解决其β碳原子氢很活泼的问题，我们在合成的原料上有了多种选择，如季戊四醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷等。这些原料在结构上避免了活泼氢原子的存在。相对于甘油三酯来说，化学结构稳定性更好。正如我们要讲到的，利用三羟甲基丙烷制备生物润滑油，从化学结构上看，除了β碳上面的区别外，其他结构与甘油三酯非常相似。那么相应的物理性能上我们也可以取得更为接近的效果。而在解决了非常活泼的氢原子问题后，合成出来的生物润滑油化学性质更为稳定，寿命可以更长，合成三羟甲基丙烷脂肪酸酯。我们可以将前面讲到的生物柴油，也就是脂肪酸甲酯与三羟甲基丙烷、氢氧化钾一起加入到反应器里，在真空回流160度的加热条件下反应一到两个小时，我们便可以很容易地获得三羟甲基丙烷脂肪酸酯。

然后对于这个反应其实是有不同的中间体生成的。首先得是生成三羟甲基丙烷单酯，进而给予更多的脂肪酸甲酯反应，生成二酯到最后一步才生成我们的目标产物三羟甲基丙烷三脂肪酸酯。其中单酯和二酯是含有羟基的，而混合物中过多羟基的存在会导致润滑油存在容易吸水，密封性能下降，氧化稳定性差，使用寿命短等问题。我们可以通过进一步的纯化，如减压蒸馏、分子蒸馏等，将单酯和二酯除去获得纯度较高的三酯，那么纯化后的产品便可以作为生物润滑油合格的基础油使用了。以矿物油作为基础油的传统润滑油，相比这种新型的三羟甲基丙烷脂肪酸酯用作生物润滑油的基础油具有良好的润滑性能，粘度指数高，优良的生物可降解性，不会长期滞留在环境中对土壤或者地表水产生严重不可持续的影响，在新型生物润滑油领域具有广阔的应用和发展前景。