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为了提高合成酯类润滑油基础油的氧化安定性,本论文首先设计了一种具有抗氧化功能的合成酯类润滑油基础油的分子结构,然后通过酯化反应合成了这类抗氧性合成酯基础油。通过对它们进行氧化安定性测试,证明了利用抗氧化剂对合成酯进行修饰改性可以大大提高合成酯基础油的氧化安定性。之后对它们进行物理化学性能测试,如粘度、粘度指数、倾点和闪点等,可以说明这类抗氧性合成酯可以作为润滑油基础油使用。这类合成酯的最大优点是同时具备润滑和抗氧化的性能。另外,为了提高酚类抗氧化剂的热稳定性和降低其挥发性,也符合功能复合抗氧化剂的发展趋势,本论文将酚类抗氧化剂嵌入聚异丁烯中得到了聚异丁烯基抗氧化剂。这种抗氧化剂具有很高的分子量,从而具有很高的热稳定性和很低的挥发性,同时也具有粘度改性的功能,是一种粘度改性剂和抗氧化剂的功能复合添加剂。
本论文主要内容包括:
(1)以3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯、季戊四醇、双季戊四醇、单元脂肪酸(庚酸、正辛酸、异辛酸、异硬脂酸、油酸)为主要原料,在氯化亚锡的作用下,经过两步酯化反应过程,合成了一系列抗氧性合成酯润滑油基础油。傅立叶红外吸收光谱确定这类合成酯的结构与目标产物的结构一致,也证明了通过酯化反应合成这类抗氧性合成酯是可行的。通过对抗氧性合成酯的TG分析,经过抗氧化剂修饰后,它们的热氧化稳定性大大提高。旋转氧弹测试表明,这类抗氧性合成酯具有很高的氧化安定性,引入抗氧化基团后,它们的氧化安定性有很大提高。通过对这些合成酯的物化参数的测定,可以说明这类抗氧性合成酯可以用作润滑油基础油。同时,也探讨了在合成这一系列抗氧性合成酯时各种因素(反应温度、催化剂、反应时间、带水剂等)对合成的影响,并分别优化了合成工艺。
(2)以3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯、双季戊四醇、三季戊四醇、异硬脂酸为主要原料,在氯化亚锡催化剂条件下,经过两步酯化反应,合成了一系列液体酚酯型抗氧化剂。改变抗氧化基团的含量,得到了不同抗氧化能力的液体酚酯型抗氧化剂。傅立叶红外吸收光谱确定这类液体酚酯型抗氧化剂的结构与目标产物的结构一致,也证明了通过酯化反应合成这类抗氧化剂的方法是可行的。TG/DSC分析可以证明,这类液体酚酯型抗氧化剂具有很高的热稳定性和很低的挥发性。旋转氧弹测试表明,本论文合成的液体酚酯型抗氧化剂可以很大程度的提高矿物油和合成酯的氧化安定性,具有优良的抗氧化能力。
(3)以3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯,高活性聚异丁烯等为主要原料,将粘度改性剂和抗氧化剂功能复合,合成了具有粘度改性功能的液体抗氧化剂。这种抗氧化剂添加到润滑油基础油中,不仅可以发挥抗氧化的作用,还可以对润滑油基础油进行粘度改性。这类抗氧化剂是一种高分子抗氧化剂,具有很低的挥发性和很高的热稳定性,TG/DSC分析可以证明这一点。旋转氧弹实验证明,它在提高矿物油和合成酯的氧化安定性方面具有积极作用。同时,将其添加到基础油中,它可以很大程度的改善基础油的粘度指数。