廣西特聘專家黃祖強教授科研團隊研發出纖維素酯基綠色潤滑油添加劑

【引言】

傳統的潤滑油抗磨極壓添加劑多為含氯、硫、磷的有機化合物或者是金屬鹽、胺鹽等物質，使用后會對環境造成一定的影響，開發環境友好型潤滑油添加劑是重要的發展趨勢。纖維素酯是一種重要的纖維素衍生物，具有耐沖擊強度大、加工溫度低、在非極性溶劑中溶解性能優良等特點，可開發為一種可生物降解的新型潤滑油添加劑。纖維素的高結晶性超分子結構使其難溶于普通溶劑中，長鏈脂肪酸又存在空間位阻效應，使它們難以在常規條件下發生反應制得所需取代度的纖維素長鏈脂肪酸酯，存在著合成難度大、酯化程度低等問題。

【成果簡介】

廣西大學化學化工學院黃祖強教授所帶領的廣西特聘專家科研團隊采用自主研發的機械活化固相反應器以機械活化共反應劑法（Mechanical activation-assisted co-reactant reaction, MACR）合成纖維素酯乙酸丁酸酯（CAB）、纖維素酯乙酸辛酸酯（CAO）和纖維素酯乙酸月桂酸酯（CAL），采用高壓均質技術制備相應的納米纖維素酯，將其作為潤滑油添加劑加入基礎油中，采用杠桿四球摩擦試驗機研究不同納米纖維素酯的抗摩擦性能（圖1）。同時與常規共反應劑法（Conventional co-reactant reaction, CCR）制備的纖維素酯進行對比研究。由于機械力對纖維素結晶結構的破壞和活化作用，MACR較CCR具有更高的反應效率，且高壓均質后的纖維素酯平均粒徑在100 nm以下，油溶性和分散性良好。MACR制備的納米纖維素酯作為添加劑時具有顯著的抗摩擦性能，隨著酯化劑鏈長、酯化程度的增加而提高，有效降低試驗鋼球之間的摩擦磨損（圖2），提高其最大無卡咬負荷（圖3）。因此，MACR法制備的纖維素長鏈脂肪酸酯可開發為一種綠色新型潤滑油添加劑。

這一研究工作發表在國際學術期刊Cellulose上（題目：Tribological properties of nano cellulose fatty acid esters as ecofriendly and effective lubricant additives），并作為2018年第5期封面文章，張燕娟博士是該論文的第一作者，黃祖強教授為通訊作者。

【圖文導讀】

圖1 納米纖維素酯的抗摩擦作用方式和效果示意圖

圖2 純基礎油及加入不同纖維素酯作為潤滑油添加劑時磨球的磨斑3D圖

圖3 純基礎油及加入不同纖維素酯作為潤滑油添加劑時磨球的最大無卡咬負荷

【小結】

采用自主研發的機械活化固相反應器以機械活化共反應劑法合成纖維素酯乙酸丁酸酯（CAB）、纖維素酯乙酸辛酸酯（CAO）和纖維素酯乙酸月桂酸酯（CAL），采用高壓均質技術制備相應的納米纖維素酯。由于機械力對纖維素結晶結構的破壞和活化作用，MACR較CCR具有更高的反應效率，油溶性和分散性良好。MACR制備的納米纖維素酯作為添加劑時具有顯著的抗摩擦性能，隨著酯化劑鏈長、酯化程度的增加而提高，有效降低試驗鋼球之間的摩擦磨損，提高其最大無卡咬負荷。因此，MACR法制備的纖維素長鏈脂肪酸酯可開發為一種綠色新型潤滑油添加劑。

文章鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-018-1780-9

團隊介紹鏈接:http://hxhg.gxu.edu.cn/ammnp/

本文為李慶華投稿。

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