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天然植物油脂具有原料可再生、生物可降解、润滑性能好等优点;以其为原料合成生物润滑油可在一定程度上替代传统的润滑油产品,是目前世界范围内研究的热点之一。天然植物油脂的主要组分是甘油三酯,其中的脂肪酸主要包含16个碳的棕榈酸(Palmitic acid,PA)和18个碳的油酸(Oleic acid,OA)。天然油脂的基础结构并不利于其直接作为润滑剂应用;因而,对植物油化学结构的改造是一项十分重要的工作。针对植物油中主要脂肪酸类型,对其进行化学改性研究,可使天然油脂水解稳定性、氧化稳定性、低温流动性及粘温性能得到改善。首先利用三羟甲基丙烷(TMP)替代丙三醇合成多元醇酯基础油;由于三羟甲基丙烷不含有β-H,其热稳定性要远优于植物油脂天然结构。在催化剂用量2.0%,反应时间3h,反应温度140℃,OA与TMP的摩尔比3.6:1的反应条件下,三羟甲基丙烷油酸三酯的产率达到最大,92.43%。该多元醇酯基础油的倾点为-27℃,黏度指数为156,热分解温度为335℃。然后利用碳碳双键环氧化-开环反应的特性,以饱和脂肪酸为亲核试剂进行开环反应,异构化改造不饱和脂肪酸;生成的支链化结构的氧化稳定性和低温性能均在一定程度上得到改善。在反应时间25 h、反应温度100℃、催化剂用量2.0%、酸醇摩尔比2.0:1,环氧-开环反应达到最优。同时,采用三种不同链长的脂肪酸对得到的游离羟基进行修饰,并对三种支链脂肪酸酯润滑油基础油产品进行了性能比较。研究结果表明,以十六碳脂肪酸修饰的支链酯具有最优的润滑性能,粘度指数为168、闪点为283℃、倾点为-39℃、摩擦系数和磨斑直径最小,分别为0.12和0.25 mm。最后基于环氧开环反应的特性,提出以支链醇作为环氧-开环反应的亲核试剂,在产物分子中引入醚键,降低产品倾点的同时增强水解稳定性。实验过程中,研究了异丙醇对环氧基团的醚异构化反应,得到的合成酯倾点为-31℃,闪点为254℃,粘度指数为137。同时将合成酯分别按0%、5%、10%、100%的比例加入到矿物基润滑油中进行高频往复摩擦测试,结果表明合成酯的加入增强了润滑油的抗摩擦性能,降低了磨斑直径和摩擦系数。