摘 要：针对以废轮胎热解油掺燃为燃料的发动机燃烧特性，提出研制一种专用发动机油。研制油采用蓖麻基癸二酸二辛酯与油溶性聚醚的复合作为基础油，不仅环境友好而且具有生物降解性；有针对性地选用多种功能添加剂。从不同添加剂配方研制的发动机油中筛选出最优方案。经理化性能分析及模擬试验可知，所研制的发动机油能够满足以废轮胎热解油掺燃为燃料发动机的使用性能要求。

关 键 词：蓖麻基癸二酸二辛酯； 油溶性聚醚；废轮胎热解油；掺燃发动机油

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2017）03-0539-03

Abstract： Based on combustion characteristics of the waste tire pyrolysis oil， a new type of engine oil was developed. Castor base dioctyl sebacate and oil soluble polyether compound were used as base oil， which is not only environmentally friendly， but also has biodegradability. And then a variety of functional additives were selected. The best scheme was determined through analyzing properties of the engine oil produced by different additives. The performance analysis and simulation tests show that the engine oil can meet the performance requirements of engine using the waste tire pyrolysis oil as fuel.

Key words： Castor base dioctyl sebacate ； Oil soluble polyether； Waste tire pyrolysis oil； Engine lubricant

随着化石燃料的枯竭以及过度使用化石燃料导致环境污染，利用废弃物资源化以缓解能源危机，寻找新的替代能源成为了能源领域的研发热点之一。我国汽车产业飞速发展，轮胎的需求量不断增加。越积越多的废旧轮胎，不仅占用大量的土地资源，而且容易造成生态危害，对人体的健康和环境造成威胁。对废轮胎进行热解处理，有利于减轻废轮胎对环境造成的污染，且有较高的经济效益，被认为是当今处理废旧轮胎的最佳途径之一。

废弃轮胎的热解法是在无氧或者缺氧的条件下，将其加热至500～1 000 ℃，使得废轮胎中的有机物转化为燃气、热解油和炭黑三种主要产物[1]。废轮胎在裂解炉中，裂解还原成馏气，通过管道将馏气经过换热器冷却，形成液体燃料；无法冷凝的气体，回炉作为燃料燃烧。热解所得轻馏分油料可掺燃做柴油机燃料和锅炉燃料；所得炭黑经清洗后，可作轮胎的填充物，获得再次利用；回收的钢丝可用于炼钢。其中，轻馏分油主要含有轻质脂肪烃，以不饱和烃为主，烯烃占75%；而重质脂肪烃则主要为正构烷烃；芳烃的含量随着热解温度的升高而增加；单环芳烃约占芳烃的50%，多环芳烃以稠环芳烃为主，沥青、胶质随热解温度上升而显著增加，同时热解油含有含硫化合物。戴贤明[2]等利用废轮胎热解油与柴油混合作为发动机的燃料，其研究结果表明以是可行的。它与柴油等轻质燃油相比，存在热值高、粘度低、残炭值低、灰分含量低等特点[2-4]。Murugan S[5]等将废轮胎热解油与柴油按不同比列混合掺烧，其结果发现在废轮胎热解油与柴油按比例为9∶1掺烧时，压燃式发动机可正常运行。

因为废轮胎热解油的物理化学特性不同于普通柴油，所以普通的发动机油无法完全满足对发动机的冷却、润滑、防锈、密封等作用。因此开发以废轮胎热解油掺燃为燃料的发动机油十分必要，也有利于废弃物的资源化利用。

1 研制油的主要功能及性能要求

1.1 优良的清净、分散性以及粘温特性

由于废轮胎热解油含硫量较高，在发动机内燃烧后给机油带来酸性物质，酸性物质的存在易加速机油氧化变质；废轮胎含有较高的胶质和沥青质；此外，热解油含有较多的芳烃类物质。当燃烧不完全时，会流入机油中，也会加速发动机油的失效。最终导致产生大量的油泥、积炭并使烟炱排放量增大。因此，研制油应具有优良的中和性、清净性、分散性、及增溶性和过滤性。

1.2 良好的抗磨性、防腐、防锈性以及低温流动扩散性

在发动机运行的过程中，由于废轮胎热解油含有较多的杂质，加之零部件的高速运动，会磨损发动机内部零件，因此良好的抗磨性是发动机油所必须具有的；废轮胎热解油燃烧后的生成物具有一定的酸性，能腐蚀发动机的零部件，这就要求发动机油需要良好的防锈防腐性能。

1.3 良好的抗高温氧化安定性、剪切安定性、碱值保持能力

发动机油的氧化变质是一个复杂的过程，与自身的化学组成和外界温度等相关。发动机油氧化后，导致粘度增大、酸性物质增多，且会产生沉淀物或胶状物。这些会腐蚀金属、堵塞油路等。因此所研制的发动机油需具有良好的抗高温氧化安定性。

2 基础油的选择

润滑油由基础油和各类添加剂组成。选择合适的基础油是研发发动机油的关键步骤之一。根据废轮胎热解油掺燃在发动机内的燃烧工况，选择合适的基础油。废轮胎热解油在燃烧过程中，与普通柴油相比，排放物中含硫化物、NOX较高；粘度大，着火时间长，燃烧不完全产生较多的积炭、烟灰、漆膜，磨损、腐蚀也较严重。综合考虑，经试验筛选后，最终选择蓖麻基癸二酸二辛酯与油溶性聚醚合成类基础油的复合作用研制油的基础油。

2.1 蓖麻基癸二酸二辛酯的选择

以矿物油为基础油的发动机油，泄漏流入环境后，直接污染水体和土壤，对人类的生存环境构成巨大的威胁。而以蓖麻基为原料的癸二酸二辛酯具有良好的生物降解性，既能缓解能源紧张的压力，且环境友好[6，7]。除此外，针对以废轮胎热解油掺燃为燃料的发动机而言，具有以下特性：

（1）廢轮胎热解油在缸内着火时间长，以蓖麻基癸二酸二辛酯为基础油的发动机油在此工况下具有良好的稳定性。

（2） 以蓖麻基为原料的发动机油，具有优异的热氧化安定性能，能有效减缓热解油在发动机油内高温燃烧时氧化变质。

（3）废轮胎热解油含有一定的杂质，以癸二酸二辛酯为基础油的发动机油能减低发动机零部件的磨损。

（4）蓖麻基发动机油还具有良好的抗剪切性能、空气释放值、闪点高、挥发性低等。

蓖麻基癸二酸二辛酯的典型理化指标见表1。

2.2 油溶性聚醚的选择

选用油溶性聚醚与蓖麻基癸二酸二辛酯复合作为研制油的基础油，是由于油溶性聚醚具有以下优点[8-12]：

（1）可使发动机油具有控制油泥、积炭等沉积物的性能。

（2） 有效改善空气释放值。

（3）可改善发动机油的水解安定性等。

油溶性聚醚典型理化指标如表2。

通过大量的实验发现：以蓖麻基癸二酸二辛酯与油溶性聚醚复合研制的发动机油，不仅具有普通发动机油的各项使用性能，而且具有生物可降解性。调和两种物质所得复合基础油，其理化性能见表3。

3 添加剂的选择

综合分析以废轮胎热解油掺燃为燃料的发动机燃烧工况，选择蓖麻基癸二酸二辛酯和油溶性聚醚复合作为基础油。此外，还需添加一定量的添加剂方能满足使用工况的要求。研发的这种专用发动机油时，通常还应考虑添加一定的清净剂、分散剂、抗氧剂、抗氧防腐剂、油性剂、金属减活剂、摩擦改进剂、防锈剂、抗泡剂、粘度指数改进剂和补强剂等，才能确保其使用性。

3.1 清净剂、分散剂的选择

废轮胎热解油燃烧时，相比普通石化柴油而言，容易产生积炭、烟炱、漆膜和油泥，且因含硫量较高，燃烧时易生产酸性物质。清净剂、分散剂不仅能够减少或防止沉淀物的生成，而且还可以中因氧化产生的酸性物质。因此，在添加剂选择中，特选用中碱值合成磺酸钙、环烷酸镁与超高碱值合成酸镁的复合作为清净剂、聚异丁烯双丁二酰亚胺与聚异丁烯多丁二酰亚胺复合作为分散剂，以中和发动机油使用过程成产生的酸性物质、控制分散和增溶废轮胎热解油燃烧时产生的油泥和胶质。

3.2 抗氧剂、抗氧防腐剂的选择

热氧化安定性较差的发动机油，是促使发动机油质量恶化、使用寿命缩短的重要原因之一。选用二烷基二硫代氨基甲酸镧与硫磷丁辛基锌盐复合作为抗氧防腐剂；选用2，6-二叔丁基混合酯与苯三唑衍生物复合作为抗氧剂。

3.3 防锈剂的选择

为减少发动机零部件被腐蚀，提高研制油的防锈、防腐蚀能力，减少发动机各运动副因腐蚀而产生的失效，在研制油中选用烷基磷酸咪唑啉盐与苯并三氮唑复合作为防锈剂。

3.4 其他功能添加剂的选择

选用磷酸酯作为摩擦改进剂；二甲基硅油作为抗泡剂；乙丙共聚物作为粘度指数改进剂；油酸乙二醇作为油性剂；苯三唑衍生物2-疏基苯并咪唑复合作为金属减活剂；硫化烷基酚钙与石油磺酸钠复合作为补强剂。

4 研制油的调合生产

研制油的配方确定后，利用模糊层次分析法得出一组较优的添加剂配方。通过试验测得其典型理化指标，见表4。

5 结 语

选择用蓖麻基癸二酸二辛酯和油性剂的复合作为研制油的基础油，不仅能满足以废轮胎热解油为燃料发动机的工况要求，而且环境友好，具有生物可降解性，能减少烟炱排放和碳氢化合物的生成。

针对发动机以废轮胎热解油为燃料的工况，通过对基础油和功能添加剂的合理复配，研制了相应的发动机油。经润滑油理化性能分析可知，其具有优良的清净分散性、良好的抗高温氧化安定性、良好的抗磨性、防腐防锈性。

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