及材料表面工程研究-mf Pubs并ilf（了其摩擦学和促进润滑油生物润滑剂是机械设备正常运转以及材料制造加工过程中必需的工作介质，随着工业的高速发展，全世界润滑剂消费量逐年攀升。在润滑剂的使用过程中，不可避免地会通过泄漏、溢出或不恰当的排放等多种途径进入环境，严重污染着土壤和水资源，破坏生态环境和生态平衡。传统润滑剂产品由于生物降解性能差，正面临环境要求的严峻挑战，现代润滑技术已从仅关注使用效能向使用效能与生态效能双重性方面发展，开发新的可生物降解的润滑剂成为20世纪80年代以来润滑剂行业的一个重要研究课题。

　　国外已于20世纪80年代中期开展了绿色润滑剂的研究和开发工作，并已有多种绿色润滑剂商品出现，约占润滑剂消费总量的10%；从发展的趋势看，绿色润滑剂必将全面取代环境有害润滑剂11-2.我国作为润滑剂的生产和消费大国，对绿色润滑剂的研究*基金项目：重庆市自然科学基金计划重点项目（CSTC2008BA4037）。

　　学还处于初期探索阶段，与实际应用还有很大差距。为取得较好的性能价格比和环保效果，必须对绿色润滑剂进行科学的分子设计，基于添加剂在润滑剂中不可替代的重要作用，通过合理的分子设计进行新型、高效绿色多功能润滑添加剂的研究与开发迫在眉睫。

　　N酰基氨基酸是以脂肪酸和氨基酸为原料合成的一种阴离子氨基酸型表面活性剂，不仅具有优良的表面活性，而且具有良好的生物相容性和生物降解性。

　　氨基酸参与蛋白质合成及各种代谢过程，是维持正常生命活动的重要物质，是构成生命物质的最基本单位；脂肪酸也是生物体内不可缺少的物质。因此酰基氨基酸及其降解产物具有较好的生物安全性，对动植物无害，是一类理想的绿色表面活性剂。近年来，绿色表面活性剂的开发和使用日益受到世界各国的重视，氨基酸类表面活性剂的应用领域也在不断扩大，但将其作为润滑添加剂的研究报道甚少。为此，笔者以丝氨酸和油酸为原料制，设计并合成了N袖酰基丝氨酸添加剂；通过摩擦学和生物降解的合成路线，先将油酸和二氯亚砜以1.0：1.5摩尔比混合于装有回流冷凝器的干燥三口烧瓶中，加热回流4h后蒸去过量的二氯亚砜，减压蒸馏得油酰氯。再将油酰氯与丝氨酸在碱性溶液中反应，反应液的pH值控制在8~1Q反应温度在15~20°C，反应时间为4~5k反应结束后，静置冷却，反应液用盐酸溶液酸化至值为1~ 2油层用水和石油醚洗涤、干燥，得到棕黄色黏稠液体，即为产物N袖酰基丝氨酸，产率约为80%.采用英国PE-1725X傅立叶红外光谱仪分析添加剂的图添加剂油酰基丝氨酸的红外光图谱。他同程度。的峰如加入质量分的N厌bookmark4 1.2添加剂摩擦学性能测试及表面分析采用济南试验机厂的MRS-10A型四球试验机，按GB 3142-82方法分别评价润滑剂的抗磨性能、承载能力（外）及烧结负荷（外）。试验条件：转速）；长磨载荷392N，时间30min所用钢球为重庆钢球厂生产的直径为12.7mm的二级GCr15钢球，硬度为HRC59~ 61.在长磨试验条件下实时测定润滑剂的摩擦因数。

　　长时抗磨损试验结束后，用丙酮和石油醚清洗试球，用KYKY-2800型扫描电子显微镜（SEM）对试球表面的磨痕形貌进行分析。

　　1.3添加剂生物降解性能测试润滑剂生物降解性即润滑剂受生物作用分解化合物的能力。润滑剂在生物降解过程中常伴随着与降解有关的现象，如物质损失、生成水（H2O）和二氧化碳（CO2）、耗氧（O2）、能量释放（产生热量）和微生物量增加等。生物降解性试验方法就是通过测定生物降解过程中产生的各种现象并使之量化。来衡量生物降解性能。本文作者采用建立的生物降解性快速测定方法来测试添加剂的生物降解性能，该方法以生物降解指数BDI（相同条件下受试物降解生成的CO2量与油酸基准物降解生成的CO2量比值百分数）为降解指标，其值越大，生物降解性越好；该方法与国际上通用的CEC方法具有很好的相关性2结果与讨论2.1添加剂的IR表征可以看出：位于1700.1rn-1处的峰为羧基中的O 1一C*O伸缩振动吸收峰，位于1550.9cm处的峰为N―H弯曲振动与C一N伸缩振动叠合吸收峰，位于722.5am-1处的峰为+CH2*.（n〉4）平面摇摆吸收峰，位于1644.9am-1处的峰为酰胺C==O的伸缩振动吸收峰，位于2852.5am-的吸收峰为C一H的伸缩振动吸收，位于3311.5 1处的峰为酰胺的N―H和O*H伸缩振动吸收添加剂质量分数对润滑油的押和外的影响示出了磨斑直径和摩擦因数随添加剂含量的变化。实验表明：在HVI350矿物油中加入N-油酰基丝氨酸后，润滑油的磨斑直径和摩擦因数明显减小，表现出较好的抗磨减摩性能。N油酰基丝氨酸具有较好抗磨减摩性能的原因，可能是由于添加剂分子中的一COOH、一CONH缘故；在较高载荷条件下，添加剂可能与金属表面发生化学反应生成高强度的摩擦化学反应膜而起抗磨作用。

　　载荷对润滑油抗磨性能的影响2.2.3磨斑表面形貌示出了矿物基础油及含质量分数1.0%添加剂的润滑油在392N、30min长磨后钢球表面磨斑形貌。可以看出：在相同的试验条件下，以含N-油酰基丝氨酸添加剂的润滑油润滑时钢球表面较为光滑平整，磨痕深度较浅，而仅用基础油润滑时钢球表面磨痕较密，磨痕深度较大。这可能是由于低载时添加剂的极性基团在钢球表面形成多点吸附，而长碳链疏水性烃基在金属表面形成了减摩的保护膜，而在高载荷下添加剂则发生化学反应形成高强度的摩擦化学反应膜起到保护作用，有效地提高了矿物基础油的减摩抗磨性能。

　　数在1.0%~1.5%时，矿物基础油的生物降解性能达到最高值，接近75%，尔后随着添加剂质量分数的提高，矿物油的生物降解程度反而有所降低。

　　生物降解指数随添加剂质量分数的变化烃类的生物降解过程是被微生物通过末端氧化生成脂肪醇、脂肪酸，再通过0氧化形成酰基辅酶4直至最终被降解。而降解过程中，烃类化合物的憎水性是微生物进行代谢、降解的主要障碍，因为烃基质必须通过外层亲水细胞壁（膜）才能进入细胞内而被位于细胞质膜中的烃降解酶所代谢。矿物油的微生物可利用性主要受到2个因素的限制：一是烃类从不可被微生物利用的非水相到可以被微生物利用的水相的传质速率；二是烃类“暴露”于微生物细胞膜的浓度。由于N-油酰基丝氨酸是一种阴离子表面活性剂，它可以通过乳化或增溶作用，促进烃类的溶解或分散，增大其与降解菌细胞的接触面积及可利用性，使矿物油生物降解的2个过程都得到强化，从而提高其生物可降解性。同时由于该添加剂含有与蛋白质相似的酰胺键，易于被微生物降解利用，为微生物降解矿物油提供了养分，促进了微生物的生长，因而提高了难降解基础油的生物降解性能。

　　3结论成功地合成了N油酰基丝氨酸添加剂，该添加剂能有效提高矿物基础油的减摩抗磨性能，是一种潜在的中低载荷环境中使用的润滑油减摩抗磨添加剂。

　　N油酰基丝氨酸添加剂能使难降解的矿物油分散、增溶、乳化，进而提高其生物可利用性；并易于被微生物降解利用，促进了微生物的生长，使难降解基础油的生物降解性能得到显著提高，其适宜使用质量分数为1%C.