摘要：提出当今工业润滑技术发展需从两方面入手。对其中核心研究之一的添加剂作为进行了较为详尽的阐述，主要在发展多功能添加剂、提高复合配方技术、开发应用生物、纳米、金属磨损自修复材料等新技术、开拓边缘科学等方面进行了展开和论述，并对未来发展的趋势提出了方向和建议。

关键词：基础油、多功能添加剂、复合配方技术、生物、纳米、金属磨损自修复材料等新技术、边缘科学
Industry Lubricant technology development outlook
Abstract：Systematically expatiation on the trend of industry lubricant technology especially  focus on new additive exploring and development, such as multi- functionality additive , multiple formulation technology, biology application, nanometer technology and self-reconditioning material technology for wear of metals and borderline science etc, provided future development outlook.
Keywords：Wet Cutting,,  Dry Cutting, Liquid Nitrogen Cooling Technology, Additive, key issues identified and solution proposed for Wet Cutting Technology.
一、前言
随着当前科学技术的迅猛发展，需要解决的迫切问题是能源节约和环境保护。新的机械设备不断向着更小的体积、更轻的重量、更高的功率、效率、更稳的可靠性以及环境保护的方向发展，这势必对于工业润滑油的发展提出了更高有时甚至苛刻的要求，即在提高产品性能，特别是满足设备制造商（OEM ）提出的性能的要求下，不断追寻发展环保替代型产品或挖掘降低现有产品成本的潜能。
润滑油技术主要来自两个方面，一是通过基础油生产技术的改进来提高基础油的品质，二是通过润滑油配方技术的改进来提高产品的质量。在这项技术中，基础油是基础，添加剂是核心。综合起来，推动工业润滑油技术的进一步发展可以着重以下几方面：
( 1 ） 改进生产工艺，提高基础油的品质。
目前，世界润滑油基础油正由APII 类向APII/IIII 类转变，基础油生产正向加氢技术发展。应用加氢技术生产的润滑油基础油，其硫、氮及芳烃含量低，粘度指数高，热氧化安定性好，挥发性低，换油期长。世界润滑油加氢基础油需求量逐步增加，加氢技术发展迅速。预计到2005 年，全球加氢基础油用量将占基础油总量的10% 左右。聚α烯烃合成油（PAO ）具有较高的粘度指数，优良的低温性能和热氧化稳定性，在军用和高档内燃机中被采用，但它的价格限制了在工业润滑油中的广泛应用。20 世纪90 年代，国外开发了由天然气生产合成润滑油（GTL ）的技术，它与PAO 一样都是异构烷烃，性能比较接近，大规模生产后价格低于PAO ，是一类具有发展前景的基础油。
(2 ） 发展多功能添加剂。
润滑油添加剂的应用对于提高润滑油产品的经济效益以及达到某些特定的技术指标起着不可忽视的，甚至是核心的作用。润滑油添加剂品种很多，不同品种的添加剂具有不同的功能。为了达到各种性能的提高和平衡，在一个润滑油配方中往往要加入几种甚至十几种添加剂，用量高且增加了成本。目前国内外不断致力于发展多功能添加剂，将具有不同功能的官能团结合于同一分子内，通过加入一种添加剂同时达到多种功能。最典型的例子是能起增粘、降凝和分散作用的稠化剂。在润滑油添加剂中，不同的添加剂会产生相互影响。例如，极压抗磨添加剂一般是含有硫或磷的化合物，它们可以在金属表面形成硫磷化合物膜，减少摩擦和防止磨损，但会影响抗氧剂和防蚀剂作用的发挥。国内外正着重研发一种既能减摩又能提高油品热氧化稳定性的添加剂。
(3 ） 提高复合配方技术，降低添加剂用量。
现代工业润滑油生产大多采用复合添加剂进行调合，不但调合工艺简单，而且可降低总加剂量，节约成本。在复配技术中，除了采用多功能添加剂外，很重要的是研究添加剂的协同效应，2 种添加剂在一起使用时的效果比单独使用一种添加剂使用时的效果要好得多，这样就可以大大降低添加剂的总加剂量。降低工业润滑油中添加剂的总加剂量是提高油品质量和降低成本的重要措施。目前，抗磨液压的总加剂量已经由过去的1.5%-2.0% 降到0.4%-0.6% ；工业齿轮油的总加剂量也降至1.2% 以下。汽轮机油在相同的加剂量下，抗氧化寿命已由原来的3000-4000 小时提高到10000 小时以上。某些单剂的加剂量也明显下降，如过去一般加0.05%-0.1% 的破乳剂，现在只要加入0.005% 就可起到较好的效果。
(4 ） 开发应用生物、纳米、金属磨损自修复材料等新技术。
为了人类有一个更好的生存环境，近年来，世界各国对环保的要求和立法越来越严格。由于设备的泄漏和润滑剂的废弃，工业润滑剂对环境的污染已经引起了公众的关注。无毒，可生物降解的特种润滑油产品已经成为21 世纪最热门的研究课题。其中主要包括生物技术、纳米技术以及金属磨损自修复技术等。
生物技术在润滑油中的应用在于研究开发可生物降解的润滑油产品，如可生物降解液压油、链锯油、二冲程发动机油及润滑脂。用于生物降解润滑油的主要基础油有植物油与合成酯类油。目前植物油用的较多的是低介酸菜籽油、高油酸葵花籽油等；合成酯有醇与脂肪酸合成的多元醇酯、复合酯等。可生物降解润滑油具有良好的润滑性和粘温性能，粘度指数高，在空气中容易降解成二氧化碳和水。
近年来，纳米技术和材料在润滑领域的应用得到了摩擦学科技工作者的高度重视。将纳米材料应用润滑油（脂），以提高其抗磨损和抗极压性能的研究已经成为热门课题。目前主要有两种制备纳米材料润滑油的方法，第一种是一步法，即原位合成法，它以润滑油为介质，直接合成纳米材料润滑材料，并直接分散在润滑油中，粒径小于可见光波长，因而制备所得的润滑油是透明的；第二种方法是两步法，即先制备出油溶性纳米润滑材料，然后将其分散到润滑油中，润滑油中的纳米材料的用量可根据需要自由调制。较为成功的如纳米脲基在润滑脂中的应用使得其系列新产品在保持传统润滑脂的一些基本性能外，大大提高了耐磨性能、极压性能、减振防噪性能等。目前，已研发出的可实现添加的纳米材料主要有：1、聚乙烯：最理想的油脂添加材料，其耐温超过400℃，其微纳米颗粒60～500nm，表面能相对较小，摩擦系数小，柔软且有弹性。2、阳离子与阴离子树脂：表面相对也小，特别是等比例共混破碎，其纳米离子电荷平衡，悬浮性好。3、石墨：是摩擦系数很小的无机材料，可在油中破碎成<20纳米的颗粒，而且在最稀的油品中也能很好地自然悬浮。4、金属锂：是最轻的金属，易破碎，在轻油中悬浮性好。5、铝和铝镁合金：在油中破碎成片状纳米态，表面无氧化层，易悬浮，是应用较多的材料，特别是具有修复金属表面的性能。6、状纳米玻璃：等离子法生成的纳米玻璃球，经醇中超声处理脱气，再置换分散处理在油中，特别是油脂中，可实现微滚动摩擦，成倍减少摩擦系数。7、米金刚石：采用炸轰法生成的金刚石或半金刚石纳米颗粒，都是纳米左右的单晶团聚成几百纳米的团粒。经特殊脱气处理后，与油（脂）共混射流对撞处理，可得更细微的团聚粒子（30纳米）并在油中分散悬浮，是重要的微滚动摩擦润滑添加材料，可成两三倍的降低摩擦系数。用其添加在油（脂）中或涂在炮弹上，可有效提高炮弹初速、延伸射程以及增强穿甲功能。8、硫脂钼：这是应用最多的油或脂添加材料，摩擦系数小，比重与油品相近，易悬浮，将其加工成60～300纳米时效果极佳，特别是有沉积修复摩擦表面的功能。9、纳米铜核外聚烷基，二硫代磷酸等兼有机和无机物并存的复合材料，可在润滑油里面保持一年都不会沉降，解决了稳定分散的难题。
金属磨损自修复材料（ART ）目前也是一个热门的研究课题。其作用机理不同于采用油性和极压添加剂或减摩剂，它不是通过在金属表面形成保护膜，也不是生成减摩层，而是直接在摩擦能转换为热能的部位发生化学置换反应，生成减摩性能极为优良和显微硬度大幅提高的有机或无机复合涂层，这样就可以极大地提高设备的使用寿命。据报道，使用ART 的轴承，当寿命达到使用一般润滑油的21 倍时，仍能保持初始的粘度和游隙，基本上无磨损。
(5 ） 开拓边缘科学在润滑领域的应用
目前，人们已越来越发现，单一的学科已不能满足新配方的改进。科技的发展需要在材料、工程、化学、物理等多学科领域进行交叉研究并寻求突破，如：聚合物基复合润滑材料及活性填料在润滑领域的应用；含硼、含氮杂环化合物等新型润滑油脂添加剂的研发；离子液体润滑剂和有机-无机/金属复合纳米颗粒润滑添加剂对于材料在润滑油中长期稳定分散问题的解决；多层金属薄膜及含稀土的二硫化钼复合润滑薄膜对抗磨寿命的重要影响； 超低摩擦系数类金刚石碳膜和化学制备的推出有机纳米润滑薄膜，指导解决了高速动压轴承启动-停止时微小尺度间隙的润滑问题等等。实践已证明，上述创新在不少尖端领域如长征火箭中已获得了成功应用。
结束语：
对多数工业润滑种类而言，在今后很长一段时期内，仅依赖于基础油生产工艺的改进而对其品质及性能的提高，显然较为困难。因此，在挖掘添加剂再配比、通过各种技术的综合运用而推出创新型添加剂，显得尤为重要。目前，除了上述已归纳的研究方向和内容外，还可关注以下几个方面的改造和创新：1、高承载、长寿命固体润滑材料与相关技术；2、高性能液体润滑剂的设计、制备与性能；3、固体-液体混合润滑等领域的基础性、战略性和前瞻性研究；4、苛刻环境下润滑抗磨材料的研究；5、新型高效无毒、无腐蚀添加剂等等。

参考文献：
[1] Qiu S Q,Dong J X,Chen G X.Tribological properties of CeF3 nanoparticles as additives in lubricating oils[J].Wear,1999,230:35-38. [2] 金属磨损自修复材料的功能特点和应用前景, 周平安, 中国表面工程-2004:17(1)-39-41
[3] 生物降解液压油的研究, 唐俊杰石油商技-2002:20(5)-1-6
[4] 郭志光 顾卡丽 徐建生.纳米润滑添加剂的润滑自修复效应[J].材料保护,2003,36(9):22-24,.
[5] 张传安 乔玉林 等.含纳米金刚石润滑油减摩抗磨添加剂的摩擦学性能[J].中国表面工程,2002,15(2):29-32,.
[6] Najman,M.N., Kasrai,M., Bancroft,G.M.Tribol.Lett.,2004,17:217
[7] Zhang,Z., Najman,M., Kasrai,M.Tribol.Lett.,2005,18:43
[8]含氮杂环润滑油添加剂抗摩擦和膜化学性能, 吴华[1] 范开忠[1] 李晶[1] 任天辉[1] 及开元[2], 《物理化学学报》2007:23(6)-911-915
[9]非平衡纳米复合等离子体镀膜法沉积二硫化钼复合膜的摩擦学性能的研究, 韩成名 周兰英 贾庆莲 郎平, 《兵工学报》, 2004:25(3)-335-339