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合 成 润 滑 材 料SYNTHETIC LUBRICANTS2023年第50卷第2期0引言抗磨极压剂是重要的润滑油添加剂，是用于高温、高速和高负荷等恶劣润滑环境中的功能性添加剂。在边界润滑条件下，滑动的金属表面间因接触压力增加使油膜变薄，摩擦副表面的微凸点接触变形、相互嵌入产生沟犁、磨屑或熔焊，同时产生局部高温，此刻抗磨极压剂中的活性元素与金属发生化学反应，形成剪切强度较低的固体保护膜把两金属表面隔开，减少金属表面刮伤和磨损，防止卡咬与烧结，改善润滑油的摩擦学特性1。抗磨极压剂在增强油品抗磨减摩性能、提高机械工作效率与延长机械使用寿命、减少环境污染和经济损失等方面发挥着至关重要的作用。抗磨极压剂的品种繁多，根据所含活性元素和复合元素的不同，大致可分为氯型、硫型、磷型、硼型、有机金属盐、超碱值磺酸盐、稀土化合物型和纳米粒子型等。硫型抗磨极压剂具有良好的抗烧结、耐负荷能力和优良的复配效应，能在金属表面形成0.15 m以上的化学吸附膜，抗剪切强度大、熔点高、热稳定好、不易水解，即使在600 以上的高温仍有较好的润滑效果2。硫型抗磨极压剂主要有硫化烯烃、硫化酯、黄原酸酯、二苄基二硫及烷基多硫化合物等。在诸多的有机硫型抗磨极压剂中，硫化异丁烯因其含硫量高、油溶性好、用量少，特别是可通过调整硫化剂的硫指数生产不同硫含量和不同活性的产品，满足润滑油脂和金属加工油的特定要求。但硫化烯烃存在如下缺点：（1）成本高，价格贵；（2）废物多，污染重，废物处理困难；（3）硫化烯烃味道特别大，有刺激性，对人体健康有一定的伤害；（4）铜腐蚀严重；（5）不能改善聚-烯烃基础油的抗磨损性能3-4。过去使用较多的是二苄基二硫醚和硫化植物油脂，其中二苄基二硫醚在矿物油中的溶解性差；而硫化动植物油含硫量低，极压性能不足；苄基硫化物具有抗氧化能力强、腐蚀性小、耐负荷能力大、高温抗磨性好等特点，与其它添加剂复合，可用于双曲线齿轮油和金属加工油中5。1准备部分1.1原材料及规格苄基氯：无色透明有香味液体，工业品，纯度99；硫化钠：无色至浅粉色晶体，工业品，纯度50；硫黄粉：淡黄色粉末，工业品，纯度99；二苄基二硫：白色晶体，分析纯，纯度98；PAO6基础油，茂名石化出品；150BS加氢环烷基油，克拉玛依石化出品；癸二酸二辛酯（DOS），天津干凯化工有限公司出品。1.2苄基硫化物的合成在500 mL三口瓶中加入100 g硫化钠与300 g收稿日期：2023-02-21著者简介：李森燕（女），硕士，工程师，现主要从事特种润滑油及添加剂研究与生产工作，已公开发表论文3篇。通讯著者：刘大军，硕士，高级工程师，现主要从事润滑油脂及添加剂的研究开发工作，已公开发表论文10余篇。DOI：10.3969/j.issn.1672-4364.2023.02.003推荐引用格式：李森燕，杨阳，孙婧玮，等.苄基硫化物在基础油中的性能考察 J.合成润滑材料，2023，50（2）：10-13.苄基硫化物在基础油中的性能考察李森燕，杨阳，孙婧玮，潘卓，刘大军（中石化石油化工科学研究院有限公司，北京 100083）摘要：以苄基氯，硫化钠及硫黄粉为原料合成了苄基硫化物，并用红外光谱（IR）及气相色谱-质谱（GC-MS）对合成的苄基硫化物的结构与组成进行了表征。苄基硫化物中主要由14.20%的苄硫醇，5.26%的二苄基硫醚，68.36%的二苄基二硫及12.18%的二苄基三硫等组成，热稳定性能优良。在PAO6，150BS以及癸二酸二辛酯（DOS）等基础油中对苄基硫化物的溶解性，抗磨损性能与减摩性能进行了评价。苄基硫化物在DOS中的溶解性良好，在PAO6和150BS中的溶解性稍差，但优于二苄基二硫的溶解性。合成的苄基硫化物对PAO6，150BS及DOS的抗磨损性能均有提高，对150BS有较好的减摩作用，在DOS中的减摩效果并不明显，对PAO6的减摩性能则有负面影响。（图9表2参考文献7）关键词：热稳定性 溶解性 抗磨损性能 减摩性能中图分类号：TE 624.8+2文献标志码：A文章编号：1672-4364（2023）02-0010-04102023年第50卷第2期乙醇水溶液（乙醇与水的质量比为1 810），搅拌升温至45 55 后缓慢加入35 g硫黄粉，升温至65 75，恒温反应2 h，停止加热，静置冷却至室温后过滤；收集滤液至500 mL的三口烧瓶中并搅拌升温至45 55，然后滴加苄基氯75 g（滴加速率为1滴/s2滴/s），苄基氯滴加完升温至90 再恒温反应5 h；待反应完毕停止加热，静置冷却至室温后缓慢倒出清液，固体留在烧瓶中；向烧瓶中加入乙醇溶液并搅拌升温至75，洗涤30 min，静置冷却至室温倒出清液，固体留在烧瓶中；继续加入乙醇水溶液搅拌升温至90，恒温洗涤60 min，静置冷却至室温倒出清液，固体留在烧瓶中；然后加入水搅拌升温至100，并洗涤80 min后冷却至80，液体转移至烧杯中静置冷却结晶，烘干后得白色至微黄色的苄基硫化物晶体6-7。1.3苄基硫化物的结构与组成表征1.3.1红外光谱分析利用傅里叶 Nicolet-Is 50 红外光谱仪对合成的苄基硫化物的结构进行了表征，结果见图1。图1苄基硫化物红外光谱从图1中可以看出，苯环的吸收峰位于3049cm-1，3025 cm-1，1599 cm-1，1498 cm-1和1450 cm-1处；苯环单取代吸收峰位于1949 cm-1，1883 cm-1，1756 cm-1，695 cm-1和659 cm-1处；S-CH2吸收峰位于1409 cm-1，1225 cm-1和 761 cm-1处；565 cm-1的弱吸收峰说明存在有多硫化物（-S-S-）。1.3.2质谱分析采用气相色谱-质谱（GC-MS）联用对合成的苄基硫化物的分子结构与组成进行了表征，结果见表1。表1苄基硫化物质谱分析结果项目苄硫醇二苄基硫醚二苄基二硫二苄基三硫保留时间/s11 163.74422 324.46925 324.93927 965.648质量精度/ppm-1.84-0.38-2.74-0.58相对质量比，%14.205.2668.3612.18从表1中可以看出，合成的苄基硫化物中主要是苄硫醇，二苄基硫醚，二苄基二硫与二苄基三硫等，其相对质量比依次为14.20%，5.26%，68.36%及12.18%。2苄基硫化物性能评定2.1热稳定性用差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）对苄基硫化物的热稳定性进行了评价。图2和图3依次是合成的苄基硫化物的DSC曲线和TGA曲线。图2苄基硫化物的DSC曲线图3苄基硫化物的TGA曲线从图2和图3中可以看到，DSC曲线中出现了两个峰，在 73.48 附近热量剧烈变化，但在 TGA曲线中没有出现苄基硫化物的质量损失，说明苄基硫化物仅发生了相变；在279.28 附近热量也剧烈变化，且TGA曲线出现苄基硫化物的质量损失，说明苄基硫化物发生热分解。TGA曲线表明，苄基硫化物的热失重起始温度为175.13，随着温度上升苄基硫化物热失重逐渐增加，在314.13 时才完全失重，说明苄基硫化物热稳定性能优良，可以在相对较宽的温度范围内发生作用。2.2油溶性依次在100 g PAO6、150BS加氢环烷基油以及癸二酸二辛酯（DOS）等基础油中分别添加1.5 g的合成苄基硫化物和二苄基二硫，考察合成苄基硫化物在不同温度下的溶解性并与二苄基二硫的溶解性进行比较，考察结果见表2（见下页）。李森燕，等.苄基硫化物在基础油中的性能考察11合 成 润 滑 材 料SYNTHETIC LUBRICANTS2023年第50卷第2期从表2的考察中可以看出，在常温下，合成的苄基硫化物在 PAO6 中 30 天后才开始出现微浑，在 150BS 加氢环烷基油中 60 天后出现微浑，在DOS中清澈透明；在-10 低温下，苄基硫化物在PAO6 油中 3 天开始出现微量结晶析出，在 150BS加氢环烷基油中21天后微量结晶析出，在DOS中清澈透明。说明合成的苄基硫化物在 DOS中完全溶解，在 150BS 加氢环烷基油中的溶解稳定性也明显优于在PAO6基础油中的溶解度；无论是室温或低温，苄基硫化物的溶解稳定性明显优于二苄基二硫。2.3抗磨损性能与减摩性能依次在100 g PAO6、150BS加氢环烷基油以及癸二酸二辛酯（DOS）等基础油中分别添加1.5 g的合成苄基硫化物和二苄基二硫，考察了合成苄基硫化物在这3种基础油中的抗磨损性能与减摩性能，并与二苄基二硫进行比较。图 4 是合成苄基硫化物抗磨损性能的考察结果。图4苄基硫化物的抗磨损性能从图4中可以看出，在PAO6、150BS加氢环烷基油以及癸二酸二辛酯（DOS）等基础油中添加苄基硫化物或二苄基二硫后，磨斑直径均显著减小，且苄基硫化物与二苄基二硫的磨斑直径相近，皆为0.40 mm 左右，说明苄基硫化物与二苄基二硫在PAO6、150BS加氢环烷基油以及癸二酸二辛酯（DOS）等基础油中的抗磨损性能基本相当。图5是合成苄基硫化物减摩性能的考察结果。从图5中可以看出，苄基硫化物与二苄基二硫在不同基础油中的减摩性能表现出一致性，但表现迥异，在 PAO6 基础油中摩擦因数反而增加，在150BS加氢环烷基油中减摩效果明显，在癸二酸二辛酯（DOS）中的减摩效果并不明显。2.4苄基硫化物的添加量分别将 0.5 g，0.8 g，1.0 g，1.2 g及 1.5 g的苄基硫化物添加到100 g的150BS加氢环烷基油中，考察苄基硫化物的添加量对150BS加氢环烷基油摩擦学特性（减摩性能，抗磨损性能，润滑性能及极压性能）的影响。苄基硫化物添加量对150BS加氢环烷基油摩擦因数的影响见图6。图6苄基硫化物添加量对摩擦因数的影响从图6中可以看到，在150BS加氢环烷基油中添加苄基硫化物后摩擦因数显著降低，具有较好的减摩性能，且随着苄基硫化物添加量的增加，摩擦因数呈现下降趋势，添加量为1.5 g时，摩擦因数降至0.065。表2合成苄基硫化物的溶解性考察项目室温储存低温储存PAO6+二苄基二硫15天浑浊2天微晶析出PAO6+苄基硫化物30天微浑3天微晶析出150BS+二苄基二硫40天微浑10天结晶析出150BS+苄基硫化物60天微浑21天结晶析出DOS+二苄基二硫清澈透明清澈透明DOS+苄基硫化物清澈透明清澈透明注：低温为-10。图5苄基硫化物的减摩性能122023年第50卷第2期苄基硫化物添加量对150BS加氢环烷基油磨斑直径的影响见图7。图7苄基硫化物添加量对磨斑直径的影响从图7中可以看到，添加苄基硫化物后，150BS加氢环烷基油的磨斑直径也明显减小，添加量为0.5 g时，磨斑直径由0.60 mm下降至0.38 mm，抗磨损性能良好，但当继续增加苄基硫化物的添加量，磨斑直径基本不再变化。苄基硫化物添加量对150BS加氢环烷基油最大无卡咬负荷的影响见图8。图8苄基硫化物添加量对最大无卡咬负荷的影响从图8中可以看到，当苄基硫化物的添加量为0.5 g时，150BS加氢环烷基油的最大无卡咬负荷从677 N增加到755 N，但随着苄基硫化物添加量的增加，150BS加氢环烷基油的最大无卡咬负荷稳定于755 N，不再增加，对润滑性能的改善有限。苄基硫化物添加量对150BS加氢环烷基油烧结负荷的影响见图9。图9苄基硫化物添加量对烧结负荷的影响从图 9 中可以看到，烧结负荷随着苄基硫化物添加量的增加增加，当苄基硫化物的添加量为1.5 g 时，烧结负荷增加至 3924 N，具有较好的极压性能。由此可以看到，在150BS加氢环烷基油中，苄基硫化物的减摩性能和极压性能均随着苄基硫化物剂量的增加而显著增强，抗磨损性能则先增强随后曲线趋平。3结束语（1）合成的苄基硫化物主要由苄基硫醇，二苄基硫醚，二苄基二硫与二苄基三硫等组成。（2）合成的苄基硫化物可溶于癸二酸二辛酯（DOS）中，在PAO6基础油和150BS加氢环烷基油中的溶解性稍差，但均优于二苄基二硫。（3）合成的苄基硫化物对PAO6基础油，150BS加氢环烷基油及癸二酸二辛酯（DOS）的抗磨损性能均有提高。（4）合成的