众所周知,润滑油添加剂是润滑油品的重要组成部分之一,润滑油品质量的每次提高,几乎都是添加剂取得重大突破的成果。随着润滑油极压抗磨减摩添加剂的发展,润滑油品的质量必将得到大幅度提高和改善。尽管常规含硫、麟和氯等活性元素的添加剂在很长一段时间内依然占据无可取代的位置,但是考虑到硫、磷和氯添加剂会对环境造成巨大污染,难以满足环保的要求。新公布的内燃机油品规格也提高了非硫磷减摩抗磨剂的含量,如欧洲的重负荷柴油机油ACEAE6204首次提出对油品中硫、磷元素的限制[1],规定硫添加量不得大于0.3%,磷添加量不得大于0.08%,这使得一部分柴油机的油品配方中要限制对ZDDP的使用转而采用非硫磷型添加剂。5304
因此,新型的、环境友好的润滑油添加剂的研究开发受到国内外众多摩擦学家和润滑油品研制开发人员的广泛关注,其中对含氮硼酸酯作为润滑油添加剂的研究更是成为焦点之一。
1.2 有机硼酸酯添加剂
由于硼酸酯化时,可以在硼酸酯链上将一些含有各种不同作用的功能基团引入,使其往往兼具该功能基团的特性。为此,为了讨论的方便,将硼酸酯按连接的官能团的不同作了粗略的分类[2]。
1.2.1 含羟基化合物的硼酸酯化
众所周知,许多高碳醇具有一定的润滑作用,在经硼酸酯化后则往往更具有优良的抗磨特性,有的同时还可有一定的助溶能力[3]。其中常用作硼酸酯化的醇,如具有10-20个C的长碳链醇,烃基连二醇,含羟基的羧酸酯以及其他各种多元醇等。例如,羟基连二醇和一种或几种长碳链醇或带有羟基的脂肪酸或羧酸酯或其混合物的硼酸酯化物在低添加量的情况下就比多羟基醇的羧酸酯具有更加优良的抗磨性能,好的低温特性和溶解能力;硼酸酯化脂肪酸多元醇酯就是优良的抗磨添加剂,乙氧基化脂肪醇的硼酸酯可作抗磨剂用,硼酸酯化水解羟基换氧化物做抗磨剂时可使摩擦系数降低38%。
事实上,酚类衍生物亦是长被选作润滑、抗氧化作用的原料。它在经硼酸酯化后除保留抗磨抗氧化特性外,更具有优良的水解稳定性和氧化安定性。被用作硼酸酯化的酚类多是烷基阻碍酚,报道[4]表明,阻碍酚和羟基羧酸酯的硼化物具有优良的抗磨抗氧化,抗腐蚀以及水解稳定性。另外还有[5],阻碍酚与羧酸烷醇胺的硼化物亦有良好的抗磨抗氧化特性以及水解稳定性。烷基酚、多聚甲醛以及丙酸与硼化物的反应产物则具有抗氧化和极压特性。
1.2.2 含氮类化合物的硼酸酯化
含氮类添加剂多半具有一定的防锈性,但经过硼酸酯化却往往可以提供极好的抗氧化性以及高温稳定性,而这些正是简单胺类所缺乏的。可作为硼酸酯化的胺类很多,最直观的是脂肪胺,其结构最好是取代二胺类。金振华等[6]的研究证明,硼酸酯化醚二胺具有抗氧化和防锈性,并有一定的抗磨性。硼酸酯化肌氨酸或其二胺盐则是极好的防锈剂,同时还可作防雾剂用。
各种烯基丁二酸酰胺、亚酰胺和烷醇酰胺[7]亦是常用的含氮化合物,它因含烯基丁二酰基团而往往还带着清净分散性。如羟酰基烃基取代烯基丁二酸亚酰胺的硼化物是良好的润滑油抗磨清净分散剂。烯基丁二酸和芳香胺以及烷醇胺的反应物再经硼酸酯化后,具有优良的抗氧化性和分散性。聚烯基丁二酸与二苯胺及烷醇胺的反应产物经硼酸酯化后具有优良的分散性,抗氧化以及抗腐蚀性。
1.2.3 含硫、磷、氯类化合物的硼酸酯化
含P,S,X的添加剂是经常作极压抗磨添加剂用的。但它们往往气较大,分解产物又对金属有腐蚀性,因而使用上受到较多的限制,而经过硼酸酯化后则往往能克服其弱点,或在其他性能上有较大的提高。
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