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各位同学欢迎回到我们的“美好生活油此而来”的课堂
我是本课的主讲老师汪勇
今天在这里为大家介绍润滑油
例如我们常说的机油指的就是发动机润滑油
它是用在各种类型机械上以减少摩擦
保护机械及加工件的液体润滑剂
一方面能够减少由于摩擦导致的零件磨损
避免器件腐蚀
降低机械的运行温度
降低机械能损失
另一方面提高密封性
防止污染物和灰尘沉降和扩散
由此可见润滑油对机械的维护存在着重大意义
一般来说润滑油是由基础油和添加剂两部分组成
其中基础油是润滑油的主要成分
决定着润滑油的基本性质
而添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足
赋予某些新的性能
是润滑油的重要组成部分
目前市面上润滑油主要有三类
矿物润滑油天然植物油和合成润滑油
在全球润滑油市场中1%是天然植物油
合成润滑油所占比例小于15%
而矿物润滑油占了85至90%
我们都知道矿物资源是不可再生的
而且生物降解性差
这样导致了润滑油在使用储存和运输等过程中
如果因泄露飞溅
蒸发包装用品中的残留
抛弃不当等原因进入环境时
会对环境造成极大的负担
据不完全统计全世界每年约有
500到1000万吨石油基化学品
进入生物圈
即使在润滑剂回收利用率较高的国家
仍有4%到10%的润滑油进入环境
仅欧盟每年约有60万吨润滑油
进入环境
进入环境的非环境友好型润滑油
造成的环境污染已不容忽视
特别是对水生植物和动物造成严重影响
甚至破坏生态平衡
矿物油对地下水的污染长达100年之久
非常微量的矿物油能降低海中小虾的寿命达20%
所以现在亟需一种环保
高质量的润滑油来替代矿物润滑油
前面我们也提到过天然植物油
也就是我们的食用油
也可以充当润滑油基础油
而且生产成本低如菜籽油
但是食用油它的主要成分甘油三酯
在化学结构上它的β-碳原子上的氢原子非常活泼
而且分子结构中电子分布比较集中
电子密度大的部位十分活泼
导致甘油三酯易高温分解
热稳定性差使用寿命短
此外现在还有一种选择就是生物润滑油
美国联邦政府对生物润滑油的定义是这样的
大部分或全部以生物资源
或可再生农业资源
包括植物动物和海洋资源或林业资源为来源的润滑油
与矿物润滑油相比较
合成酯生物润滑油具有以下的优势
第一对环境污染小生物润滑油进入环境后
由于生物降解性好毒性低较低的生命周期成本
不会长期滞留在环境当中
对土壤或地表水域产生严重和持续的影响
第二具有良好的润滑性能
生物润滑油具有与矿物润滑油相似的润滑性能
三粘度指数高
与矿物润滑油相比
生物润滑油具有更高的粘度指数
随着温度变化
粘度的变化小性能稳定
第四 低温性能好
生物润滑油的倾点更低
可以达到至60至20℃可以在低温下使用
五呢较高的闪点
较低的挥发性
着火及爆炸的可能性比较低安全性比较高
第六氧化稳定性好
生物润滑油的氧化稳定性好
使用寿命长适用于较高强度的使用环境
但是生物润滑油也有不足之处
其生产成本目前还比较高
但是你换一个角度思考
使用生物润滑油可以节省由于润滑油泄露
导致的巨额环境治理费用
石油的开采对水土壤空气造成了较为严重的污染
特别是水污染直接影响人民的健康
使用生物润滑油可以节省由生产和使用矿物润滑油
生产的环境治理费用
目前已有5种可生物降解润滑油基础油
被广泛关注
第一高不饱和或高油酸的植物油缩写叫HOVO
主要成分是甘油三酯
它的成本相对较低无毒可再生
可用作润滑油基础油
但是容易氧化使用寿命比较短
第二种叫做低粘度聚α-烯烃（Polyalphaolefins PAO）
是低分子量的二到四聚合物
由于低温性能好
但容易挥发适用于低温环境使用
第三种聚亚烷基乙二醇（Polyalkylene glycols PAG）
为聚合环氧乙烷和环氧丙烷
或它们的混合物的聚亚烷基二醇可溶于水
对有机添加剂的溶解性差
多用于耐火润滑剂
使用范围受到限制
第四种是二元酸酯（Dibasic acid esters DE）
由二羧酸如己二酸
与羟基化的石油馏分醇酯化得到
润滑性能好但生物降解性差
第五种多元醇酯（Polyol esters PE）
是一种β-碳原子上不含氢原子的醇的脂肪酸酯
热稳定性好氧化稳定性好但是粘度较高
好了今天讲了这么多专业性较强的东西
我们还不知道什么东西能够用来合成生物润滑油
其实很简单可以用于生物润滑油的原料
在我们生活随处可见
像动物油植物油藻类油
废弃食用油非食用油等等
此外不知道各位同学有没有发现
现在新能源的概念越来越被大众所接受
像新能源汽车等
在这种情况下大家想一想
柴油等矿物能源的使用会不会往下降
但是同样地这些柴油生物柴油的需求量也会随着减少
那么我可以跟大家说
当生物柴油销量不大好的时候
我们可以把它转化合成为生物润滑油来赚钱
今天我给大家介绍其中一种
利用生物柴油合成生物润滑油
三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的方法
首先在讲生物润滑油的制备之前
我们有必要稍微提一提润滑油的发展历史
尤其是不同类型润滑油在化学结构上的区别
正如上节课我们提到的
人类的第一代润滑油是生物润滑油也就是植物油
而植物油的主要成分是甘油三酯
因为甘油三酯上的beta 碳原子上带了一个氢
这个氢原子比较活泼
导致到甘油三酯的化学结构不稳定
容易在高温下产生分解
同时由于部分脂质双键结构的氧化酸败
在某种程度上也减少了植物油作为润滑油的寿命
第二代润滑油
那就是我们现在使用最多的石油基润滑油
由于原油的储量大成本低
在工业化的过程中
很快便取代了植物油
以石蜡油为例
其化学结构主要是以长链
带少量支链的烷烃为主
化学结构稳定寿命相对更长
然而也正是因为如此
石油润滑油泄漏后
在大自然中难以降解
在其降解周期中
对生态影响较大
到了现在的第三代润滑油
化学家们为了开发新一代的生物润滑油
便从化学结构上下手进行研究
大家可以看到
甘油三酯是以甘油为骨架的分子
那么为了解决其beta碳原子上氢很活泼的问题
我们在合成原料上有了多种选择
如季戊四醇三羟甲基丙烷三羟甲基乙烷等
这些原料在结构上避免了活泼氢原子的存在
相对于甘油三酯来说化学稳定性更好
正如我们要讲到的三羟甲基丙烷制备生物润滑油
从化学结构上看除了beta碳上面的区别之外
其他结构与甘油三酯非常相似
那么相应的
物理性能上我们也可以取得更为接近的效果
在解决了非常活泼的氢原子的问题后
合成出来的生物润滑油化学性质更为稳定
寿命可以更长
合成三羟甲基丙烷脂肪酸酯
我们可以将前面讲到的生物柴油
也就是脂肪酸甲酯三羟甲基丙烷
和氢氧化钾
一起加入到反应器里
在真空回流160度的加热条件下
反应1至2小时
我们便可很容易的获得三羟甲基丙烷脂肪酸酯
然而对于这个反应
其实是有不同中间体生成的
首先是三羟甲基丙烷单酯
进而与更多的脂肪酸甲酯反应生成二酯
到最后一步才生成我们的目标产物
三羟甲基丙烷三脂肪酸酯
其中单酯和二酯是含有羟基的
而混合物中过多羟基的存在
会导致润滑油存在容易吸水
密封性能下降
氧化稳定性差使用寿命短等问题
我们可以通过进一步的纯化如减压蒸馏分子蒸馏等
将单酯二酯除去获得纯度较高的三酯
那么纯化后的产品
便可以作为生物润滑油合格的基础油使用了
与矿物油作为基础油的传统润滑油相比
这种新型的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯
用作生物润滑油的基础油
具有良好的润滑性能黏度指数高
优良的生物可降解性能
不会长期滞留在环境当中
对土壤或地表水域产生严重和可持续的影响
在新型生物润滑油领域具有广阔的应用和发展前景
好了刚才说了这么多有关润滑油的知识
我们来总结一下
润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦
保护机械及加工件的液体润滑剂
对机械维护有着重大意义
传统矿物润滑油生物降解性较差
容易造成环境污染等问题
生物润滑油是指大部分
或全部以生物资源
或可再生农业资源
或林业资源为来源的润滑油
今天我们就讲到这
下一节我们将讲更加神奇的
利用昆虫进行生物转化
将餐厨废弃物转变为有用的资源
包括可以转变为昆虫油脂
我们下节课见
-1.1 Journey of Edible Oil Discovery
--Journey of Edible Oil Discovery
--Journey of Edible Oil Discovery - Notes
--Journey of Edible Oil Discovery - Study Questions
-1.2 Present Episode of Edible Oil
--Present Episode of Edible Oil
--Present Episode of Edible Oil - Notes
--Present Episode of Edible Oil - Study Questions
-1.3 The Mystery of Chocolate Cake
--The Mystery of Chocolate Cake
--The Mystery of Chocolate Cake - Notes
--The Mystery of Chocolate Cake - Study Questions
-1.4 Why Deep-fried Food Tastes Good?
-- Why Deep-fried Food Tastes Good?
--Why Deep-fried Food Tastes Good? - Notes
--Why Deep-fried Food Tastes Good? - Study Questions
-1.5 An Interview with Professor Tan: Palm Oil-King of Frying Oil
--An Interview with Professor Tan: Palm Oil-King of Frying Oil
--An Interview with Professor Tan: Palm Oil-King of frying oil - Notes
--An Interview with Professor Tan: Palm Oil-King of frying oil - Study Questions
-1.6 Uniqueness of Sichuan Cuisine
--Uniqueness of Sichuan Cuisine
--Uniqueness of Sichuan Cuisine - Notes
--Uniqueness of Sichuan Cuisine - Study Questions
-1.7 Lipid Processing Technologies
--Lipid Processing Technologies
--Lipid Processing Technologies - Notes
--Lipid Processing Technologies - Study Questions
-1.8 The Champion of Dairy Products- Butter
--The Champion of Dairy Products- Butter
-- The Champion of Dairy Products- Butter Notes
--The Champion of Dairy Products- Butter Study Questions
-2.1 Oils and Obesity
--Oils and Obesity - Study Questions
-2.2 Oils that Keep You Slim
-- Oils that Keep You Slim - Notes
--Oils that Keep You Slim - Study Questions
-2.3 Oils and Cardiovascular Health
--Oils and Cardiovascular Health
--Oils and Cardiovascular Health - Notes
--Oils and Cardiovascular Health - Study Questions
-2.4 “Safeguard” of Health—n-3 Polyunsaturated Fatty Acids
--“Safeguard” of Health—n-3 Polyunsaturated Fatty Acids
--“Safeguard” of Health—n-3 Polyunsaturated Fatty Acids - Notes
--“Safeguard” of Health—n-3 Polyunsaturated Fatty Acids - Study Questions
-2.5 Nutrition Facts of Vegetable Oils
--Nutrition Facts of vegetable Oils
--Nutrition Facts of Vegetable Oils - Notes
--Nutrition Facts of Vegetable Oils - Study Question
-2.6 Nutrition Facts of Animal Fats
--Nutrition Facts of Animal Fats
--Nutrition Facts of Animal Fats - Notes
--Nutrition Facts of Animal Fats - Study Questions
-2.7 Health Risks of Trans Fatty Acids
--Health Risks of Trans Fatty Acids
--Health Risks of Trans Fatty Acids - Notes
--Health Risks of Trans Fatty Acids - Study Questions
-2.8 How to choose Edible Oils Correctly?
--How to choose Edible Oils Correctly?
--How to choose Edible Oils Correctly? - Notes
--How to choose Edible Oils Correctly? - Study Questions
-Discussion：Share your experiences and/or suggestions on fitness diet plan with us.
-3.1 Introduction to Essential oils-Ⅰ
--Introduction to Essential oils-Ⅰ Video
--Introduction to Essential oils-Ⅰ Notes
--Introduction to Essential oils-Ⅰ Study questions
-3.2 Introduction to Essential oils-Ⅱ
--Introduction to Essential oils-Ⅱ
--Introduction to Essential oils-Ⅱ Notes
--Introduction to Essential oils-Ⅱ Studies Questions
-3.3 Distillation History-Ⅰ
-- Distillation History-Ⅰ Notes
--Distillation History-Ⅰ Study questions
-3.4 Distillation History-Ⅱ
--Distillation History-Ⅱ Notes
--Distillation History-Ⅱ Study questions
-3.5 Introduction to Aromatherapy-Ⅰ
--Introduction to Aromatherapy-Ⅰ
--Introduction to Aromatherapy-Ⅰ Notes
--Introduction to Aromatherapy-Ⅰ Study questions
-3.6 Introduction to Aromatherapy-Ⅱ
-- Introduction to Aromatherapy-Ⅱ
--Introduction to Aromatherapy-Ⅱ Notes
--Introduction to Aromatherapy-Ⅱ Study Questions
-3.7 New Favorites for Beauty-Ⅰ
--New Favorites for Beauty-Ⅰ Notes
--New Favorites for Beauty-Ⅰ Study Questions
-3.8 New Favorites for Beauty-Ⅱ
--New Favorites for Beauty-Ⅱ Notes
--New Favorites for Beauty-Ⅱ Study Questions
-DIY: Essential oil blending design for acne treatment
-4.1 Origin of Waste Cooking Oil (Gutter Oil)
--Origin of Waste Cooking Oil (Gutter Oil)
--Origin of Waste Cooking Oil (Gutter Oil) Notes
--Origin of Waste Cooking Oil (Gutter Oil) - Study Questions
-4.2 Discriminating Recycled Cooking Oil
--Discriminating Recycled Cooking Oil
--Discriminating Recycled Cooking Oil - Notes
--Discriminating Recycled Cooking Oil - Study Questions
-4.3 Evolution of Biodiesel
--Evolution of Biodiesel - Notes
--Evolution of Biodiesel - Study Questions
-4.4 An Interview with Professor Reaney: Biodiesel and Our Life
-- An Interview with Professor Reaney: Biodiesel and Our Life
--An Interview with Professor Reaney: Biodiesel and Our Life - Study Questions
-4.5 Evolution of Lubricant
--Evolution of Lubricant - Notes
--Evolution of Lubricant - Study Questions
-4.6 Biolubricant, for Better Future
--Biolubricant, for Better Future
--Biolubricant, for Better Future - Notes
--Biolubricant, for Better Future- Study Questions
-4.7 Magical Insect Biorefinery
--Magical Insect Biorefinery - Notes
--Magical Insect Biorefinery - Studies Questions
-4.8 Case studies: insect factory
-- Case studies: insect factory
--Case Studies: Insect Factory- Notes
--Case studies: insect factory - Study Questions
