潤滑油是現代工業(yè)和國防工業(yè)運轉的血液，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鍵。使用潤滑油的目的就是用來減少機械的摩擦和磨損，提高機械效率，降低能耗，防止燒結，延長機械壽命。而抗磨劑正是隨之應運而生的潤滑油添加劑，用來減少摩擦磨損，防止燒結。

　　抗磨劑作為現代潤滑油的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，其新產品的研究與開發(fā)也一直處于現代潤滑油發(fā)展的前列。尤其是如今日益強調的“環(huán)境友好，健康綠色”主題，對現代潤滑油抗磨劑提出了巨大挑戰(zhàn)。本文作者針對現代工業(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（包括無機硼酸鹽和有機硼酸酯）等。

　　*基金項目：總后勤部科研項目（油20040204）。

　　但隨著現代工業(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越來越難滿足苛刻工況及時代發(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會使尾氣轉化器中的三效催化劑中毒、影響氧氣傳感器測量準確性及對生態(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出活性元素復合化、金屬稀土化、分子結構雜環(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。例如抗磨劑分子設計中，活性元素復合化就可以通過分子結構雜環(huán)化來實現，而稀土金屬本身就是一類活性元素，無灰化只是對分子設計提出具體要求而已。

　　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必然的發(fā)展趨勢。

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

　　2.1單個抗磨劑分子的研究對單個的活性元素復合型抗磨劑分子設計時，根據所含活性元素，又可分為稀土金屬類和雜環(huán)類。前者是活性元素復合化和金屬稀土化的體現，后者則是分子結構雜環(huán)化和無灰化的表現。

　　2.1.1稀土金屬類對于稀土金屬類活性元素復合型抗磨劑而言，稀土金屬是指包括鈧、釔和鑭系在內的、有著獨特價電子構型的17種未被完全認識的金屬，它們與其它相同晶體結構金屬相比，摩擦因數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性質，使得該類抗磨劑的研究方興未艾。

　　一般認為，稀土金屬類活性元素復合型抗磨劑的抗磨機制為：?方面，稀土金屬會以單質或氧化物、硫化物（或硫酸鹽）、磷酸鹽的形式在摩擦表面生成化學反應膜從而起到抗磨減摩的作用；另一方面，稀土金屬會“擴滲”進入摩擦副亞表面而改善材料表面的晶界結構，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）等等都表現出了良好的油溶性，又表現出了極佳的、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)定的芳香結構，并含有多個活性元素（如N、SP、BF或Cl）。比較典型的有：一般認為，雜環(huán)類活性元素復合型抗磨劑的摩擦學性能與雜環(huán)分子結構、共軛性、芳香性、取代基的結構以及活性元素的數目、種類、位置密切相關?？偟恼f來，其潤滑性能會隨分子結構中的N原子數的增多而提高；分子中的共軛性越高，其邊界潤滑膜強度越好。該類抗磨劑的抗磨機制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)生化學反應生成化學反應膜，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反應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，被認為是ZnDDP最有力的替代者，所以對其的研究長期以來都是熱點。

　　2.2多個抗磨劑分子間的研究對多個抗磨劑協(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)同作用是焦點所在。這主要是因為兩類抗磨劑本身就是性能優(yōu)異的抗磨劑，再加上又都發(fā)現各自所含的硼和稀土金屬在摩擦過程中都有著與化學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注。

　　過程中發(fā)生摩擦化學反應，在摩擦副表面生成由稀土金屬的單質、氧化物、硫化物（硫酸鹽）、磷酸鹽組成的化學反應膜；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硼及其氧化物、FexOy等組成的防護膜；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，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合型抗磨劑，其實這也有助于增強它的水解穩(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，對現代潤滑油的質量提出了新的要求，也對現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，朝著活性元素復合化、金屬稀土化、分子結構雜環(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。但在短期內還是很難撼動抗磨劑ZnDDP的絕對地位，因為ZnDDP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