酯类油作为润滑油具有良好的摩擦学性能、可生物降解、可再生等优点,因此其研究成为润滑油发展的重要方向。酯类油在高温条件下受到空气和金属等的影响会氧化变质,因此必须加入抗氧剂延长其使用寿命。现有高温抗氧剂主要通过对常见抗氧剂结构进行改进和复配等方法得到,存在热稳定性低、抗氧效率不高等问题。本文以胺类、酚类抗氧剂为研究对象,采用酶促聚合、钯催化合成、过氧化处理等方法增加抗氧剂分子量及抗氧基团数量以提高其热稳定性和抗氧效率,找到了几种新型酯类油用多官能团高温抗氧剂,研究了这些抗氧剂的抗氧性能,并深入分析了它们的抗氧机理。(1)聚合法是提升化合物热稳定性的有效办法之一,而酚型抗氧剂一直作为一种低毒、低油泥的抗氧剂被广泛使用。为了提高酚型抗氧剂的高温抗氧能力,以对甲氧基苯酚为原料,在水相中以辣根过氧化物酶为聚合催化剂,在双氧水作用下,一步合成了聚对甲氧基苯酚。结果表明:该聚酚类化合物为数均分子量800的低聚物,在酯类油中具有优异的分散稳定性。150℃旋转氧弹测试结果显示,聚对甲氧基苯酚的添加浓度为0.5wt%时,癸二酸二异的氧化诱导期从48 min延长至1050 min,因此产物具有远超几种商用受阻酚型抗氧剂的抗氧能力。此外,产物是一种热稳定性极佳的酚型抗氧剂,在210℃高压差示量热扫描测试中,产物可有效地延长酯类油的氧化诱导期。由于抗氧基团酚羟基也参与了聚合过程中,且产物聚对甲氧基苯酚的抗氧性能优于原料,由此推测聚合生成的类似受阻酚结构是产物的抗氧性能提高的重要原因。(2)聚对甲氧基苯酚可有效提高酚型抗氧剂的高温抗氧能力,但是其延长酯类油氧化诱导期的能力有限,而且大多芳胺型抗氧剂具有较强的抗氧能力,并与酚型抗氧剂存在优异的协同作用。采用水相反应体系,十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂,辣根过氧化物酶催化共聚甲氧基苯酚和苯胺,得到聚对甲氧基苯酚-苯胺产物。结果表明:产物主要成分为分子量612的低聚物,在癸二酸二异辛酯和石化二酯中具有优秀的分散稳定性。产物的添加浓度为0.5 wt%时,癸二酸二异的氧化诱导期从48 min延长至1616 min,因此相比聚对甲氧基苯酚,产物的抗氧性能进一步提高。推测聚合过程生成的少量仲胺基可能是其抗氧性能提高的主要原因。(3)烷基吩噻嗪和烷基二苯胺均为商业化的酯类油高温抗氧剂,大量文献报道了它们不但可在酯类油中单独使用,还具有很好的协同抗氧能力。由此本文以2-氯吩噻嗪、取代苯胺为原料,在惰性气体保护下,采用非质子性溶剂,在催化剂存在下,一步合成、分离纯化得到N-取代苯基-2-氨基-10H-吩噻嗪。产物结构经红外光谱、核磁、高分辨质谱分析,并通过热重分析、旋转氧弹、高压差示量热扫描等测试进一步分析了其作为酯类油抗氧剂的抗氧表现。结果表明:这种抗氧剂分子中同时含有吩噻嗪和二苯胺的单体结构,是一种分子内协同型抗氧剂。引入烷基或烷氧基可以增强产物的酯溶性和控制油泥的能力。相比于吩噻嗪和二苯胺,产物具有更出色的热稳定性。在抗氧性能测试中,多个抗氧基团的协同抗氧作用使其可以有效延长酯类油的氧化诱导期,尤其是在高温条件下。(4)以均苯三酚、取代苯胺为原料,甲苯为溶剂,在惰性气体保护下,合成了一系列取代的N,N’,N’’-三苯基-1,3,5-苯三胺化合物,考察了它们作为酯类油高温抗氧剂的抗氧能力,并通过实验结果与高斯计算相结合的办法考察了取代基对N,N’,N’’-三苯基-1,3,5-苯三胺抗氧性能的影响。结果显示:N,N’,N’’-三苯基-1,3,5-苯三胺及其取代衍生物每个分子中含有3个二苯胺单体的结构,因此每个分子含有3个仲氨基抗氧基团。相比于商用抗氧剂二苯胺,N,N’,N’’-三苯基-1,3,5-苯三胺及其取代衍生物均有较高的热稳定性。在150℃和210℃时的抗氧性能测试中,N,N’,N’’-三苯基-1,3,5-苯三胺的抗氧效果优于二苯胺,尤其是在高温条件下。最后,实验数据和高斯计算证明了取代基不但对N,N’,N’’-三苯基-1,3,5-苯三胺在酯类油中的溶解能力和控制油泥能力产生影响,还可通过位阻效应和电子效应对相应抗氧剂的抗氧能力产生影响。(5)芳胺型抗氧剂和受阻酚型抗氧剂优异的协同作用已经被大量报道,但是单纯的混合协同很难提高抗氧剂的高温表现。由此本文使用正癸烷作为溶剂,在140℃时惰性气体保护下,使用二叔丁基过氧化物与二苯胺和2,6-二叔丁基苯酚进行反应,得到了一种胺、酚协同型抗氧剂。通过红外光谱、单晶衍射、气相色谱质谱等分析了产物的组成和结构,通过热重分析、旋转氧弹、高压差示量热扫描等测试研究了其作为酯类油抗氧剂的抗氧性能。结果表明:这种胺、酚协同型抗氧剂主要由2,6二叔丁基-4-(二苯胺基)苯酚和二苯胺组成,在添加浓度为0.5 wt%时其作为酯类油抗氧剂不但可以增强酯类油控制油泥的能力,还可以有效延长酯类油的氧化诱导期,尤其是在高温条件下。本文在最后对产物的抗氧机理进行了推测。