可生物降解潤滑劑的研究起步于20世紀70年代，進入21世紀后，隨著各國相關法規(guī)出臺，可生物降解潤滑劑的研發(fā)速度加快，國外眾多傳統(tǒng)油品公司如Fuchs、Mobile、Shell，Castrol、Total、Kliber等都積極研制可生物降解潤滑劑，而且還催生了一批專業(yè)化可生物降解潤滑劑生產企業(yè)，如瑞安勃(Renewable)、康達特(Condat)，RSC Bio Solutions、百諾林(Panolin)及Vickers Oils 等公司，并形成了以可生物降解液壓油、可生物降解齒輪油、可生物降解潤滑脂、可生物降解變壓器油、可生物降解發(fā)動機油以及可生物降解鏈鋸/鏈條潤滑油、可生物降解艉軸管潤滑油等為主的諸多工業(yè)化產品及應用案例。
國內可生物降解潤滑劑受法規(guī)、市場需求、成本、研發(fā)實力及消費意識等因素限制，基本停滯在關注和研究層面，相關研究報道多，成熟產品較少。但無論是成熟的可生物降解潤滑劑還是相關研究工作，使用的基礎油除少部分為植物油外，大部分均使用合成酯基礎油，可見合成酯在可生物降解潤滑劑領域具有重要的市場地位。
1在可生物降解液壓油中的應用
由于液壓油在潤滑油市場中所占份額較大，同時液壓油工作壓力高(最高可達16MPa以上)，容易因密封件磨損、管路老化、油溫偏高、沖擊與振動等因素發(fā)生溢出或泄漏進入環(huán)境，因此可生物降解液壓油的研發(fā)受到極大的關注，是目前技術成熟度較高的一類可生物降解潤滑劑。ISO 15380標準將可生物降解液壓油分為植物油(HETG)、聚乙二醇(HEPG)、合成酯(HEES)和聚a-烯烴(HEPR)等4個系列，并對其生態(tài)影響作了詳細規(guī)定。除了生物降解率高于60%的要求之外，可生物降解液壓油還須滿足敏感魚類、水蚤毒性以及細菌抑制性方面的相關要求。
從部分市售合成酯型可生物降解液壓油產品可以看到，國際潤滑油公司推出的可生物降解液壓油產品黏度覆蓋范圍較寬。
雖然可生物降解液壓油技術相對較成熟，但其研究熱度仍不減。從近年來國內外可生物降解液壓油專利統(tǒng)計中可以看出，各國可生物降解液壓油專利中使用的基礎油多以合成酯為主，其創(chuàng)新點主要集中在新型合成酯的結構、添加劑配方技術與性能(如低溫性能、長壽命及超高壓抗磨損等)的調控方面。植物油型可生物降解液壓油的發(fā)明專利數量僅次于合成酯型可生物降解液壓油，其創(chuàng)新點則主要集中在特殊植物油來源(如山楂籽油、白池花籽油及麻瘋樹油等)添加劑配方補強技術方面。
不難看出，國外植物油型可生物降解液壓油技術的比例要遠高于我國，原因就在于國外對植物油的生物改性或化學改性技術相對成熟。而在文獻方面，國內多為趨勢性的綜述類文章，部分研究應用類文章則集中在產品研制及與普通油品相容性等應用研究上。
在可持續(xù)發(fā)展及"雙碳"戰(zhàn)略背景下，液壓油的綠色環(huán)?；l(fā)展已成趨勢，正在推動著液壓油行業(yè)技術不斷進步。植物油可生物降解液壓油存在熱氧化安定性差、水解安定性差、低溫性能差的固有缺陷，技術改進并不能徹底根除上述缺陷。而以植物油為原料制備的合成酯液壓油更具發(fā)展前景，預計未來合成酯型可生物降解液壓油市場將繼續(xù)穩(wěn)步增長，并較其它類型的可生物降解液壓油有較大的領先優(yōu)勢。
2在可生物降解齒輪油中的應用
可生物降解齒輪油主要應用于農林機械、礦山機械、風力發(fā)電、水力發(fā)電及船舶等環(huán)境敏感區(qū)域運行設備的重載齒輪箱、錐齒輪和蝸輪蝸桿等裝置上，其在滿足相關齒輪油標準如ISO6743-6標準、ISO12925-1標準DIN51517-3標準及DIN51502標準等的基礎上，還須滿足生物降解性，生物積累性以及生物毒性的相關試驗要求。
ISO 6743-6-2018標準為了適應日益嚴苛的環(huán)保法規(guī)對齒輪油的要求，新增了L-CKTG(植物油型)、L-CKES(合成酯型)、L-CKPG(聚乙二醇型)和L-CKPR(PAO型)等4個環(huán)境可接受(Environment AcceptableLubricant，簡稱EAL)的齒輪油技術規(guī)格，成為目前可生物降解工業(yè)齒輪油的技術標準。
現部分市售的可生物降解齒輪油有:Total公司的 CARTER BIO 68/100/150/220/320合成酯齒輪油，獲得了Ecolabe認證；Fuchs公司的PLANTOGEAR 100S/150S/220S/320S460 S/680s快速生物降解齒輪油和CEARMASTER ECO68/100/150/220/320/460/680合成酯環(huán)保齒輪油(生物降解率>90%)；Castrol的Bio Trans 150/220和Bio Stat 68/100/150/220合成酯齒輪油；Shell公司的NaturelleS4/68/100/150合成酯齒輪油；Mobile的SHC68/100/150用于船舶的抗磨齒輪油；Vickers Oils 公司的 BIOGEAR XP 68/100/150合成酯齒輪油(生物降解率>60%)；RSC Bio Solutions 公司的獲得了Ecolabe認證的EnviroLogic GO 68/100/150/220/320生物降解合成齒輪油；Renewable公司的BioEP46/68/100/150/220/320/460和Bio -SynXtraEP46/68/100/150/220/320/460/1000生物基齒輪油；Panolin的 MARGEAR 68/100/150/220可再生酯齒輪油(生物降解率>60%)。
近年來，國內雖有部分企業(yè)提出要開發(fā)可生物降解的工業(yè)齒輪油，但未見成熟成品問世，這方面的研究工作相對較多。曹靜思等從理化性能、添加劑、生物降解性、生物積累性和生物毒性等方面論述了可生物降解工業(yè)齒輪油Ecolabel認證的要求。周康等對可生物降解工業(yè)齒輪油的基礎油、添加劑和評定方法進行了深入闡述，概述了可生物降解工業(yè)齒輪油國內外的發(fā)展現狀。胡俊宏以20%新戊基多元醇酯與80%菜籽油混合基礎油和20%新戊基多元醇酯與80%PA04混合基礎油為可生物降解齒輪油基礎油，研究了添加劑在其中的摩擦特性。
CN105132104專利公開了一種可生物降解工業(yè)齒輪油組合物，基礎油優(yōu)選多元醇酯與復酯的混合物，產品可用于環(huán)境敏感區(qū)域的各種正齒輪、斜齒輪、錐齒輪等齒輪設備的潤滑，滿足環(huán)保對于油品可生物降解性的較高要求。CN102041148專利公開了一種以40℃運動黏度為68mm/s~460 mm/s的復酯為基礎油的風力發(fā)電合成齒輪油，黏度等級覆蓋VG100~VG460，其生物降解率均高于90%(CEC L-33A-93方法)。CN103215114專利以質量比40%~45%的PA0與60%~55%的癸二酸二辛酯復合調制了一系列不同黏度的環(huán)境友好型重負荷工業(yè)齒輪油。CN105647624專利以30%~45%飽和型硼氮化改性菜籽油、20%~30%硼氮化改性蓖麻油和20%~25%鄰苯二甲酸異庚酯的混合物為基礎油，發(fā)明了一種生物降解率介于90%~95%之間的齒輪潤滑油。CN106833839專利公開了一種以菜籽油、多元醇酯、雙酯和聚α-烯烴(PAO2或PAO4)的混合物為基礎油的生物可降解齒輪油組合物，CECL-33A-93方法測得的生物降解率均高于 85%。CN113831947專利公開了一種合成齒輪油，所用基礎油為茂金屬PAO、季戊四醇酯、植物油(環(huán)氧大豆油、菜籽油)的混合物。CN106350160專利公開了一種環(huán)境友好型工業(yè)齒輪油組合物，所用基礎油由質量比60%~40%季戊四醇酯和40%~60%聚 a-烯烴復合而成，且制備季戊四醇酯的主要原料來自地溝油。CN105907449專利公開了一種生物降解的工業(yè)齒輪油，其基礎油為40℃運動黏度58mm/s~78mm?s的氧化改性菜籽油和含氮雜環(huán)官能團改性菜籽油的混合物，根據OECD測得生物降解率在48%~78%之間。
可以看出，國內可生物降解齒輪油基礎油以雙酯、多元醇酯和復酯為主，部分采用合成酯、PAO 和植物油的混合基礎油體系，研究則集中在配方設計上，關于應用性能的研究相對較少。事實上，由于基礎油體系的變化，傳統(tǒng)齒輪油添加劑配方的性能表現會發(fā)生一定的變化，因此在滿足生物降解性的前提下，開展可生物降解齒輪油的應用研究是今后的研究重點。
文章來源：《上海潤滑油信息》
滬公網安備 31011702007878號
統(tǒng)計
