表面活性劑在潤滑油中的應用
使用油類作為機械的潤滑劑廣泛地應用于各個領域，但由于應用條件不同，對油的要求也不一樣。潤滑油所用的基礎油均是煉油時的一段餾分，性質差異不大。為了改變油品性質適用不同使用環境，人們開發使用了許多不同的添加劑，在眾多的添加劑中，表面活性劑占主導地位。下面是常用表面活性劑。
磺酸鹽、烷基酚磺酸鹽、水楊酸鹽、硫代磷酸鹽；丁二酰亞胺、烷基酰胺、丁二酸酯；烷基硫代磷酸鋅鹽、烷基磷酸酯胺、磷酸酯有機硼加成物；脂肪酸及其皂類、氯化石蠟、磷酸酯、油酸酯；有機雜環化合物、山梨醇單月桂酸酯等。
在此，為了清楚地看到各種不同的表面活性劑在潤滑油中所起的作用，分別討論潤滑油所需添加劑及添加劑在油中的作用機理。
清凈分散劑
清凈劑主要功能是減少活塞運動中產生的積炭，使用的藥劑有：
磺酸鹽、烷基酚磺酸鹽、烷基酚鹽、烷基水楊酸鹽、環烷酸鹽等。
它們的作用機理有以下幾個方面：
①有些表面活性劑溶液屬于強堿弱酸鹽，它們能中和燃燒時形成的酸性化合物，阻止它們進一步氧化縮合，減少腐蝕作用。
②洗滌燃燒時形成的膠質和積炭，并將它們分散成微小顆粒。
③由于表面活性劑濃度達到一定值后可以形成膠束，它對油中極性化合物有增溶作用。
目前國內外使用的商業產品有數百個品種，其中磺酸鹽最多，有鈣、鎂、鋇及鈉鹽。按中和程度不同，又分為高堿、低堿和中堿值磺酸鹽。其次為烷基酚鹽和水楊酸鹽等，但多數是二價金屬鹽。
除以上金屬鹽外，無金屬分散劑在某些場合下對灰分等有特殊的分散效果，使用較多的是丁二酰亞胺及其衍生物與胺類。其中有：單、雙和多聚異丁烯丁二酰亞胺，丁二酸酯，苯胺等。
分散劑和清凈劑沒有太大送別，只是油性強一些，可使油中極性化合物極性明顯減弱，阻止它們之間的接觸、聚集而達到分散作用。
潤滑油性能穩定劑
潤滑油作用于機械磨擦環境，處在高溫與高壓環境，性能會受到影響。為提高其安定性使用了不同的添加劑，主要有抗氧抗腐劑、金屬減活劑、抗乳化劑、抗泡劑等。
A.抗氧抗腐劑
氧化是油品在使用時的有害反應，它不但促使油品變質，而且產生的酸性化合物對設備還有腐蝕作用。最早使用的抗腐劑為二烷氧基二硫代磷酸鋅，為了減少磷的含量，又開發了二烷氧基二硫代氨基甲酸鋅。
抗氧劑的作用機理是它的活性基團可以捕捉過氧化游離基 (RO2)，其示意式為：
而后者自由基之間可能反應為一般化合物，或者后者自由基與油品中RO2-作用也形成一般化合物，這樣起到抗氧化作用。
由于使用環境不同，對添加劑的要求也不同，二烷氧基二硫代磷酸酯在合成時，可選用不同的醇作原料而得到性能不同的同系物。
含氮的雜環化合物也有防腐作用，如苯并三氮唑及其衍生物。它的防腐機理是在金屬表面形成一強力作用的覆蓋膜，從而保護金屬不受腐蝕?？梢姡茏柚寡趸磻⒛茉诮饘俦砻娉赡さ幕衔锞哂辛己玫姆栏浴＿@種表面膜不但能夠防腐，而且可以減緩金屬的催化活性，使金屬不易成為離子，使油品氧化速率大為降低。
B．抗乳化劑
由于潤滑油在使用過程中會受到水的污染，形成乳狀液，因而降低油品性能，嚴重時會損壞機械。加入抗乳化劑后，可使油水分離速度加快，不至于形成乳狀液?？谷榛瘎┮彩潜砻婊钚詣?，吸附在油水界面，破壞乳化劑的親水親油平衡，改變液膜的穩定性，使乳狀液不易形成或使已形成的乳狀液穩定性降低，產生油水分離。
破乳劑能把原來乳狀液滴薄膜中活性劑頂替，并形成強度低的界面膜，所生成的乳狀液不穩定。用于破乳或抗乳化的表面活性劑不是太多，主要是環氧乙烷及環氧丙烷的共聚物，某些非離子型表面活性劑也可作為抗乳化劑，如蓖麻油聚氧乙烯醚等。破乳和抗乳的基本作用與乳化正好相反，所使用的表面活性劑要有活性，能在界面上排列，但是，形成的膜排列不緊密，膜強度低，即乳狀液應有不穩定的界面膜。研究抗乳化效果仍應從表面活性劑的結構去考慮，得到有支鏈在界面上排列不緊密的活性劑。
C.抗泡劑
潤滑系統在多數情況下不是完全密封的，有可能進入空氣，在潤滑系統的高速旋轉過程中產生氣泡，形成氣阻研況或溢流等現象，引起磨擦事故?？古輨┦且种茪馀莸男纬桑蚴挂研纬傻臍馀萘⒓雌屏训奶砑觿?。潤滑油起泡的原因是因為其中含有表面活性劑類的添加劑，能降低潤滑油與空氣問的表面張力，以至于油品包裹空氣而形成氣泡。
抗泡劑應具有如下性質：在被抗泡體系中不溶解或溶解度很小，在泡沫表面有較好的擴展性，在擴展過程中促進泡沫的排液作用，使界面膜變薄而破裂；抗泡劑應有比原來油中的活性物質更高的界面活性，可頂替原來活性物在界面上的吸附，但它本身形成界面膜的強度較差。
抗泡劑的作用機理和起泡有相似之處，但應起相反作用。首先能降低界面張力，這種特性使形成的膜局部界面張力變低，其余部分仍保持較高的界面張力，使膜受力不均勻而破裂。抗泡劑是有界面活性的物質，易于在界面膜上擴張，抗泡劑的擴張使界面膜變薄，以至于最后破裂。另外，抗泡劑在界面上能夠增加界面膜的滲透性，這使得已形成的氣泡易于聚并，由小氣泡變成大氣泡而加速泡沫的合并，最后導致泡沫的破裂。
抗泡劑也是表面活性劑，因此，有很高的選擇性。在不同的體系中表面作用可能是不同的，有些甚至可以起到發泡作用。在潤滑油體系中最常用的抗泡劑是二甲基硅油。近年來開發的高分子量聚酯非硅抗泡劑也有其特點。
硅油是無味的有機液體，其分子結構如下：
它具有很高的化學穩定性，凝固點低，揮發性小，在很少的用量下有很好的效果。在分子結構中，R為烷基。隨著R基的增長，表面張力增大，作用力變小。通常用做抗泡劑的R．為甲基，部分三氟丙基取代物也有很好的抗泡效果。
抗泡劑一般以膠束狀分散在潤滑油中，分散的體系起不到抗泡作用。為了取得更佳的效果，可以將兩種或多種硅油混合起來使用.在油中，硅油分散的顆粒直徑愈小愈好。為了達到這一目的，有時先將硅油用油溶劑溶解，然后在攪拌下加入潤滑油中，以形成顆粒較小的分散體系。硅油粒子的直徑在1Oμm以下，在3μm以下效果更好。另外，也可用其他方法達到分散的目的，如高溫高速攪拌混合，膠體磨分散，預分散等。為了提高其作用效果還可與其他表面活性劑混合使用，如高級醇酯、有機胺等。
硅油具有調和性差，在酸性介質中不穩定等缺點。而丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物則沒有以上缺點。這類化合物主鏈是親油的，而側鏈是親水的，對粘度較高的重質餾分油有很高的抗泡性。
潤滑油性能增進劑
A．載荷添加劑
潤滑油的主要作用是減少磨損。防止磨擦燒結，我們把能增加這種效果的添加劑稱為載荷添加劑。為了減少磨擦，加入添加劑以增加其油性—在固體表面的附著性。添加劑主要是表面活性劑，如：長鏈脂肪酸及酯、醇、胺等；有機硫化物、鹵化物等。
作用機理主要是：
①半流體潤滑區：在固體表面形成潤滑油吸附膜；減少金屬的直接接觸。②與金屬表面反應生成有機化學反應膜：由于金屬特別是鐵質金屬表面普遍都是氧化物，這些氧化物本身就有很強的極性，它可與表面活性劑的極性基團發生締合而形成極性基朝里，非極性基朝外的有機膜，使金屬之間無法直接接觸產生磨擦。化學反應膜不同于化學吸附，它在高溫作用下與金屬反應生成新的金屬化合物，形成牢固的表面膜。在某些苛刻的條件下，磨擦面上難以形成半流體膜及有機化學反應膜，只能由分子層來隔離金屬，即極壓膜機理。此類表面活性劑主要是有機硫化合物、氯化物、磷化物及有機金屬化合物。它們在高溫下先分解，再和金屬或金屬表面氧化物形成氯化物、磷化物等，它們在表面起到潤滑作用。
有機金屬化合物主要是Pb、Zn、Sb等金屬的脂肪酸鹽、二烷基二硫代磷酸鹽、二烷基二硫代氨基甲酸鹽等。它們在金屬表面和鐵鋁等發生轉換，形成陽離子膜或硫化物等，起到潤滑作用。
B．流動性能改進劑
潤滑油在不同條件下，所需粘度是不同的。除改變基礎油外，添加劑也是改變流動性的途徑。改變流動性能包括兩個方面：增粘和降凝。
①增粘劑是油溶性高分子化合物，主要有：聚甲基丙烯酸酯、乙烯／丙烯共聚物、氯化苯乙烯／雙烯共聚物、聚異丁烯、苯乙烯聚酯、聚正丁基乙烯基醚等。
這些化合物增粘機理主要是它們在油中以分子團狀存在，在不同條件下有不同溶解性，它們相互作用以及與油的作用提高了油相的粘度。
②降凝劑主要有：烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、聚a一烯烴等。降凝劑的作用機理是通過在蠟結晶表面的吸附或與其共晶的作用，改變晶核的形成，防止蠟晶形成網狀結構而凝固。
