石油學(xué)報（石油加工）T-W3環(huán)保型潤滑油及其生物毒性的研究居蔭誠1，2，解世文張長林2，呂剛1（1.天津大學(xué)，天津300072；2.軍事交通運(yùn)輸研究所，天津300161）液，以半數(shù)有效載荷（ELa）作為潤滑油在水中生物毒性的判定指標(biāo)，對所研制的TC-WG潤滑油的生物毒性進(jìn)行了試驗研究。結(jié)果表明，當(dāng)WAF溶液載荷率為10000 mg/l時，以三羥甲基丙烷酯（TMP）為主調(diào)制的基礎(chǔ)油，其相對發(fā)光度為85.5%；以傳統(tǒng)礦物油為主調(diào)制的基礎(chǔ)油，各組分的相對發(fā)光度均小于50%，大量添加不利于達(dá)到低生物毒性的環(huán)保指標(biāo)。潤滑油添加劑成分復(fù)雜且毒性較高，其組成及添加比例對潤滑油的生物毒性起決定作用，合理選用添加劑及其添加比例是研制環(huán)保型潤滑油的關(guān)鍵。研究中發(fā)現(xiàn)，一般潤滑油WAF溶液載荷率與其相對發(fā)光度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。通過對潤滑油基礎(chǔ)油和添加劑的篩選及配比試驗，成功地研制出低生物毒性環(huán)保型TC-WG潤滑油。

　　基金項目：中國石油化工集團(tuán)公司項目（J100010）資助TC-W3潤滑油是二沖程舷外機(jī)潤滑油。這種二沖程舷外機(jī)的潤滑方式為混合油潤滑，且采用水下排氣方式。因此，不可避免地有大量燃燒或未燃燒產(chǎn)物污染大氣、土壤和水源，破壞生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡。微量的礦物油會阻礙植物的生長和毒害水生生物，約0.1Lg/g的礦物油即可使水生殼類生物壽命減少20%.因此，有必要研究潤滑油特別是二沖程潤滑油的生物毒性。

　　目前我國對各種污水（特別是油污染水體）的水質(zhì)分析，一般都采用化學(xué)法，很少使用生物監(jiān)測指標(biāo)。發(fā)光細(xì)菌法是近來為定量確定急性水生動物毒性而開發(fā)的方法，它具有測定速度快、操作方便、節(jié)省費(fèi)用等特點。但該法只適用于水中可溶性化學(xué)物質(zhì)的水質(zhì)急性毒性監(jiān)測，而不適用于被油類等不溶于或難溶于水的物質(zhì)污染的水質(zhì)的毒性監(jiān)測。

　　筆者參照美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)‘潤滑油毒性測試一樣品液制備方法“制備樣品液，以發(fā)光細(xì)菌作為受試生物，對TC-W3潤滑油的水中急性生物毒性進(jìn)行了試驗研究。

　　1.對每管樣品液均配制對應(yīng)的對照（CK）管溶液（3gNaCl/100ml蒸餾水）。檢測時，向裝有樣品液的比色管中加入微量（10Ll）發(fā)光細(xì)菌液，15min后，用生物毒性測試儀檢測其相對發(fā)光度。重復(fù)檢測3次。1.3試驗數(shù)據(jù)的處理對其進(jìn)行了生物毒性試驗。

　　為相對發(fā)光度與K1潤滑油的WAF溶液載荷率的關(guān)系。經(jīng)計算機(jī)數(shù)據(jù)處理，其擬合曲線的計算公式為：根據(jù)式（2）計算得出K1潤滑油的半數(shù)有效載荷EL50值為407mg，屬中等毒性潤滑油。

　　為分析K1潤滑油的生物毒性，筆者分別將其組成的基礎(chǔ)油和添加劑組分，按載荷率為10000mg/l配制WAF樣品液，測定其相對發(fā)光度，結(jié)果列于表2.從表2可以看出，礦物油的生物毒性較高，而選用的添加劑生物毒性更高（它們的相對發(fā)光度均小于50%）。因此，K1潤滑油雖然滿足TC-W3的潤滑性要求，且成本較低，但其生物毒性較大，尚不能達(dá)到無毒或微毒的未來環(huán)保要求。

　　2環(huán)保型TC-W3二沖程潤滑油的生物毒性2.2.1基礎(chǔ)油組分的篩選要實現(xiàn)TC-W3二沖程潤滑油的低生物毒性，就要求基礎(chǔ)油的生物毒性低。擬從礦物油、聚異丁烯（PIB）、合成酯（三羥甲基丙烷酯，TMP）和稀釋劑中篩選出環(huán)保型TC-W3潤滑油基礎(chǔ)油組分。由于礦物油的生物毒性較高，因此，在基礎(chǔ)油的選用上盡量少用或不用。筆者對篩選出來的幾種基礎(chǔ)油組分進(jìn)行了生物毒性試驗，結(jié)果如表3所示。

　　表2K1潤滑油基礎(chǔ)油組分和添加劑的相對發(fā)光度Table2Relativeluminosity由于所選用的礦物油基礎(chǔ)油的性能一般，因此如要達(dá)到TC-W3的高性能要求，就必須在添加劑的選擇、組合和用量上慎重考慮。通過試驗篩選，最終選用國外某公司生產(chǎn)的添加劑1作為自配TC-W3為使二沖程潤滑油與燃料迅速混合，需向油品中加入一定量的煤油作為稀釋劑。PIB是目前國際上廣泛采用的二沖程潤滑油基礎(chǔ)油組分，它可以提高二沖程潤滑油的潤滑性，還可以改善排煙性能。但煤油具有較高的生物毒性（當(dāng)WAF溶液載荷率為10000mg/l時，其相對發(fā)光度僅為22.3%），且PIB亦具有一定的生物毒性，因此它們的用量必須是保證TC-W3二沖程潤滑油達(dá)到各項性能指標(biāo)的最小用量。

　　經(jīng)過反復(fù)篩選、配比試驗，最終確定了基礎(chǔ)油的組成，并對其進(jìn)行了生物毒性試驗，結(jié)果如所示。由可見，當(dāng)WAF溶液載荷率為10000mg/l時，其相對發(fā)光度為85. 5%，表明該基礎(chǔ)油的生物毒性很低，屬環(huán)保型基礎(chǔ)油。

　　從表3可以看出，當(dāng)WAF溶液載荷率為10000mg時，TMP 2個樣品的相對發(fā)光度均大于87%，是低生物毒性的基礎(chǔ)油。由于它還具有高熱穩(wěn)定性能、高潤滑性和高清凈性的特點，國際上已廣泛將其作為環(huán)保型潤滑油的基礎(chǔ)油。試驗表明，多種不同粘度TMP在一定的配比范圍內(nèi)混合使用，有利于潤滑性的提高。筆者將TMP1和TMP2作為基礎(chǔ)油的主劑，按一定比例混合調(diào)制，大大提高了基礎(chǔ)油的潤滑性能。

　　們進(jìn)行了生物毒性篩選。

　　表4中列出了各種添加劑在WAF溶液載荷率為10000mg/l時的相對發(fā)光度。從表4可以看出，無灰分散劑B，高分子清凈分散劑E，無灰抗氧劑D1、D2和D3，抗磨減摩添加劑F的相對發(fā)光度均大于50%，其WAF溶液不會出現(xiàn)EL50值，屬于無毒或微毒添加劑；高溫抗粘環(huán)清凈劑Ci和C2的相對發(fā)光度為48.9%和46. 7%，計算的EL50值均在100010000范圍，屬于低毒添加劑；而金屬清凈劑A的相對發(fā)光度僅為10. 5%，屬于高毒添加劑。因此，在配制TC-W3環(huán)保型潤滑油時，可以使用B、E、F、D1、D2和D3添加劑，少量使用C1和C2添加劑；而A添加劑則不宜使用。

　　表4各種添加劑的相對發(fā)光度（T）環(huán)保型潤滑油與礦物油在添加劑的感受性上有很大差異，且基礎(chǔ)油與添加劑的作用機(jī)理也有所不同。筆者選用了金屬清凈劑A，無灰分散劑B，高溫抗粘環(huán)清凈劑Ci和C2，無灰抗氧劑Di、D2和D3，高分子清凈分散劑E，抗磨減摩添加劑F，作為研制TC-W3環(huán)保型潤滑油的備選材料，并對它根據(jù)潤滑性、清凈性、早燃性等發(fā)動機(jī)臺架試驗和生物毒性篩選試驗結(jié)果，最后確定了以下2個TC-W3環(huán)保型潤滑油添加劑配方：第一配方（Ta）由高分子清凈分散劑E、抗粘環(huán)清凈劑C2、無灰抗氧劑D3和抗磨減摩添加劑F組成，其中添加劑E是主劑；第二配方（Tb）由高分子清凈分散劑E、無灰清凈分散劑B、抗粘環(huán)清凈劑C1和C2、無灰抗氧劑D15D4-以及抗磨減摩添加劑cFJ（組成！Electronic分別采用添加劑配方Ta和Tb與上述確定的基礎(chǔ)油配方，調(diào)制出環(huán)保型TC-W3潤滑油A和B. 2.2.3環(huán)保型TC-W3潤滑油的生物毒性對比試驗對所研制的環(huán)保型TC-W3潤滑油與市售的2種國內(nèi)、外品牌的TC-W3潤滑油（S1和S2）進(jìn)行了生物毒性對比試驗。

　　為相對發(fā)光度與S1、S2潤滑油的WAF溶液載荷率的關(guān)系。從（a）可以看出，當(dāng)S1潤滑油的WAF溶液載荷率達(dá)到3000mg/l以上時，相對發(fā)光度基本不變，說明此時水中容納的潤滑油組分已經(jīng)基本飽和。當(dāng)WAF載荷率為10000mg/l時，其相對發(fā)光度為66%，遠(yuǎn)大于50%，即其WAF溶液將不會出現(xiàn)EL50值，屬無毒或微毒潤滑油。

　　從（b）的數(shù)據(jù)可以得到其擬合曲線計算公根據(jù)式（3）計算得出S2潤滑油的EL50值為811 mg，屬于中等毒性潤滑油。

　　為相對發(fā)光度與調(diào)制的環(huán)保型潤滑油A油和B油的WAF溶液載荷率的關(guān)系。從可以看出，2種潤滑油的相對發(fā)光度始終很高，當(dāng)WAF溶液載荷率為10000 A油和B油的相對發(fā)光度分別為68. 7%和84.4%，遠(yuǎn)大于50%，即它們的WAF溶液均不會出現(xiàn)EL50值，屬無毒或微毒潤滑油。由于2種潤滑油基礎(chǔ)油相同，其生物毒性差異完全取決于添加劑的差異。

　　從上述試驗數(shù)據(jù)可以看出，同為TC-W3級潤滑油，但生物毒性卻相差很大。用礦物油調(diào)制的K1油和市售的S2油的生物毒性相對較大；調(diào)制的環(huán)保型A油和B油、市售的S1油的生物毒性相對較小。按生物毒性由小至大的排序為：B油　　于環(huán)保型潤滑油；以TMP為主劑配制的TC-W3潤滑油，使用性能可達(dá)到設(shè)計要求，而且生物毒性低，屬環(huán)保型TC-W3潤滑油。

　　由于潤滑油中添加劑組分復(fù)雜且毒性較大，因此，雖然添加劑在潤滑油中所占比例較小，但其組分對潤滑油的生物毒性起關(guān)鍵作用。

作者：佚名　　來源：中國潤滑油網(wǎng)