石油學報（石油加工）T-W3環保型潤滑油及其生物毒性的研究居蔭誠1，2，解世文張長林2，呂剛1（1.天津大學，天津300072；2.軍事交通運輸研究所，天津300161）液，以半數有效載荷（ELa）作為潤滑油在水中生物毒性的判定指標，對所研制的TC-WG潤滑油的生物毒性進行了試驗研究。結果表明，當WAF溶液載荷率為10000 mg/l時，以三羥甲基丙烷酯（TMP）為主調制的基礎油，其相對發光度為85.5%；以傳統礦物油為主調制的基礎油，各組分的相對發光度均小于50%，大量添加不利于達到低生物毒性的環保指標。潤滑油添加劑成分復雜且毒性較高，其組成及添加比例對潤滑油的生物毒性起決定作用，合理選用添加劑及其添加比例是研制環保型潤滑油的關鍵。研究中發現，一般潤滑油WAF溶液載荷率與其相對發光度呈負指數關系。通過對潤滑油基礎油和添加劑的篩選及配比試驗，成功地研制出低生物毒性環保型TC-WG潤滑油。

　　基金項目：中國石油化工集團公司項目（J100010）資助TC-W3潤滑油是二沖程舷外機潤滑油。這種二沖程舷外機的潤滑方式為混合油潤滑，且采用水下排氣方式。因此，不可避免地有大量燃燒或未燃燒產物污染大氣、土壤和水源，破壞生態環境和生態平衡。微量的礦物油會阻礙植物的生長和毒害水生生物，約0.1Lg/g的礦物油即可使水生殼類生物壽命減少20%.因此，有必要研究潤滑油特別是二沖程潤滑油的生物毒性。

　　目前我國對各種污水（特別是油污染水體）的水質分析，一般都采用化學法，很少使用生物監測指標。發光細菌法是近來為定量確定急性水生動物毒性而開發的方法，它具有測定速度快、操作方便、節省費用等特點。但該法只適用于水中可溶性化學物質的水質急性毒性監測，而不適用于被油類等不溶于或難溶于水的物質污染的水質的毒性監測。

　　筆者參照美國ASTM標準‘潤滑油毒性測試一樣品液制備方法“制備樣品液，以發光細菌作為受試生物，對TC-W3潤滑油的水中急性生物毒性進行了試驗研究。

　　1.對每管樣品液均配制對應的對照（CK）管溶液（3gNaCl/100ml蒸餾水）。檢測時，向裝有樣品液的比色管中加入微量（10Ll）發光細菌液，15min后，用生物毒性測試儀檢測其相對發光度。重復檢測3次。1.3試驗數據的處理對其進行了生物毒性試驗。

　　為相對發光度與K1潤滑油的WAF溶液載荷率的關系。經計算機數據處理，其擬合曲線的計算公式為：根據式（2）計算得出K1潤滑油的半數有效載荷EL50值為407mg，屬中等毒性潤滑油。

　　為分析K1潤滑油的生物毒性，筆者分別將其組成的基礎油和添加劑組分，按載荷率為10000mg/l配制WAF樣品液，測定其相對發光度，結果列于表2.從表2可以看出，礦物油的生物毒性較高，而選用的添加劑生物毒性更高（它們的相對發光度均小于50%）。因此，K1潤滑油雖然滿足TC-W3的潤滑性要求，且成本較低，但其生物毒性較大，尚不能達到無毒或微毒的未來環保要求。

　　2環保型TC-W3二沖程潤滑油的生物毒性2.2.1基礎油組分的篩選要實現TC-W3二沖程潤滑油的低生物毒性，就要求基礎油的生物毒性低。擬從礦物油、聚異丁烯（PIB）、合成酯（三羥甲基丙烷酯，TMP）和稀釋劑中篩選出環保型TC-W3潤滑油基礎油組分。由于礦物油的生物毒性較高，因此，在基礎油的選用上盡量少用或不用。筆者對篩選出來的幾種基礎油組分進行了生物毒性試驗，結果如表3所示。

　　表2K1潤滑油基礎油組分和添加劑的相對發光度Table2Relativeluminosity由于所選用的礦物油基礎油的性能一般，因此如要達到TC-W3的高性能要求，就必須在添加劑的選擇、組合和用量上慎重考慮。通過試驗篩選，最終選用國外某公司生產的添加劑1作為自配TC-W3為使二沖程潤滑油與燃料迅速混合，需向油品中加入一定量的煤油作為稀釋劑。PIB是目前國際上廣泛采用的二沖程潤滑油基礎油組分，它可以提高二沖程潤滑油的潤滑性，還可以改善排煙性能。但煤油具有較高的生物毒性（當WAF溶液載荷率為10000mg/l時，其相對發光度僅為22.3%），且PIB亦具有一定的生物毒性，因此它們的用量必須是保證TC-W3二沖程潤滑油達到各項性能指標的最小用量。

　　經過反復篩選、配比試驗，最終確定了基礎油的組成，并對其進行了生物毒性試驗，結果如所示。由可見，當WAF溶液載荷率為10000mg/l時，其相對發光度為85. 5%，表明該基礎油的生物毒性很低，屬環保型基礎油。

　　從表3可以看出，當WAF溶液載荷率為10000mg時，TMP 2個樣品的相對發光度均大于87%，是低生物毒性的基礎油。由于它還具有高熱穩定性能、高潤滑性和高清凈性的特點，國際上已廣泛將其作為環保型潤滑油的基礎油。試驗表明，多種不同粘度TMP在一定的配比范圍內混合使用，有利于潤滑性的提高。筆者將TMP1和TMP2作為基礎油的主劑，按一定比例混合調制，大大提高了基礎油的潤滑性能。

　　們進行了生物毒性篩選。

　　表4中列出了各種添加劑在WAF溶液載荷率為10000mg/l時的相對發光度。從表4可以看出，無灰分散劑B，高分子清凈分散劑E，無灰抗氧劑D1、D2和D3，抗磨減摩添加劑F的相對發光度均大于50%，其WAF溶液不會出現EL50值，屬于無毒或微毒添加劑；高溫抗粘環清凈劑Ci和C2的相對發光度為48.9%和46. 7%，計算的EL50值均在100010000范圍，屬于低毒添加劑；而金屬清凈劑A的相對發光度僅為10. 5%，屬于高毒添加劑。因此，在配制TC-W3環保型潤滑油時，可以使用B、E、F、D1、D2和D3添加劑，少量使用C1和C2添加劑；而A添加劑則不宜使用。

　　表4各種添加劑的相對發光度（T）環保型潤滑油與礦物油在添加劑的感受性上有很大差異，且基礎油與添加劑的作用機理也有所不同。筆者選用了金屬清凈劑A，無灰分散劑B，高溫抗粘環清凈劑Ci和C2，無灰抗氧劑Di、D2和D3，高分子清凈分散劑E，抗磨減摩添加劑F，作為研制TC-W3環保型潤滑油的備選材料，并對它根據潤滑性、清凈性、早燃性等發動機臺架試驗和生物毒性篩選試驗結果，最后確定了以下2個TC-W3環保型潤滑油添加劑配方：第一配方（Ta）由高分子清凈分散劑E、抗粘環清凈劑C2、無灰抗氧劑D3和抗磨減摩添加劑F組成，其中添加劑E是主劑；第二配方（Tb）由高分子清凈分散劑E、無灰清凈分散劑B、抗粘環清凈劑C1和C2、無灰抗氧劑D15D4-以及抗磨減摩添加劑cFJ（組成！Electronic分別采用添加劑配方Ta和Tb與上述確定的基礎油配方，調制出環保型TC-W3潤滑油A和B. 2.2.3環保型TC-W3潤滑油的生物毒性對比試驗對所研制的環保型TC-W3潤滑油與市售的2種國內、外品牌的TC-W3潤滑油（S1和S2）進行了生物毒性對比試驗。

　　為相對發光度與S1、S2潤滑油的WAF溶液載荷率的關系。從（a）可以看出，當S1潤滑油的WAF溶液載荷率達到3000mg/l以上時，相對發光度基本不變，說明此時水中容納的潤滑油組分已經基本飽和。當WAF載荷率為10000mg/l時，其相對發光度為66%，遠大于50%，即其WAF溶液將不會出現EL50值，屬無毒或微毒潤滑油。

　　從（b）的數據可以得到其擬合曲線計算公根據式（3）計算得出S2潤滑油的EL50值為811 mg，屬于中等毒性潤滑油。

　　為相對發光度與調制的環保型潤滑油A油和B油的WAF溶液載荷率的關系。從可以看出，2種潤滑油的相對發光度始終很高，當WAF溶液載荷率為10000 A油和B油的相對發光度分別為68. 7%和84.4%，遠大于50%，即它們的WAF溶液均不會出現EL50值，屬無毒或微毒潤滑油。由于2種潤滑油基礎油相同，其生物毒性差異完全取決于添加劑的差異。

　　從上述試驗數據可以看出，同為TC-W3級潤滑油，但生物毒性卻相差很大。用礦物油調制的K1油和市售的S2油的生物毒性相對較大；調制的環保型A油和B油、市售的S1油的生物毒性相對較小。按生物毒性由小至大的排序為：B油　　于環保型潤滑油；以TMP為主劑配制的TC-W3潤滑油，使用性能可達到設計要求，而且生物毒性低，屬環保型TC-W3潤滑油。

　　由于潤滑油中添加劑組分復雜且毒性較大，因此，雖然添加劑在潤滑油中所占比例較小，但其組分對潤滑油的生物毒性起關鍵作用。

作者：佚名　　來源：中國潤滑油網