【材料】广西特聘专家黄祖强教授科研团队研发出纤维素酯基绿色润滑油添加剂

广西特聘专家黄祖强教授科研团队研发出纤维素酯基绿色润滑油添加剂 【引言】 传统的润滑油抗磨极压添加剂多为含氯、硫、磷的有机化合物或者是金属盐、胺盐等物质，使用后会对环境造成一定的影响，开发环境友好型润滑油添加剂是重要的发展趋势。纤维素酯是一种重要的纤维素衍生物，具有耐冲击强度大、加工温度低、在非极性溶剂中溶解性能优良等特点，可开发为一种可生物降解的新型润滑油添加剂。纤维素的高结晶性超分子结构使其难溶于普通溶剂中，长链脂肪酸又存在空间位阻效应，使它们难以在常规条件下发生反应制得所需取代度的纤维素长链脂肪酸酯，存在着合成难度大、酯化程度低等问题。

【成果简介】 广西大学化学化工学院黄祖强教授所带领的广西特聘专家科研团队采用自主研发的机械活化固相反应器以机械活化共反应剂法（Mechanical activation-assisted co-reactant reaction, MACR）合成纤维素酯乙酸丁酸酯（CAB）、纤维素酯乙酸辛酸酯（CAO）和纤维素酯乙酸月桂酸酯（CAL），采用高压均质技术制备相应的纳米纤维素酯，将其作为润滑油添加剂加入基础油中，采用杠杆四球摩擦试验机研究不同纳米纤维素酯的抗摩擦性能（图 1）。同时与常规共反应剂法（Conventional co-reactant reaction, CCR）制备的纤维素酯进行对比研究。由于机械力对纤维素结晶结构的破坏和活化作用，MACR 较 CCR 具有更高的反应效

率，且高压均质后的纤维素酯平均粒径在 100 nm 以下，油溶性和分散性良好。MACR 制备的纳米纤维素酯作为添加剂时具有显著的抗摩擦性能，随着酯化剂链长、酯化程度的增加而提高，有效降低试验钢球之间的摩擦磨损（图 2），提高其最大无卡咬负荷（图 3）。因此，MACR 法制备的纤维素长链脂肪酸酯可开发为一种绿色新型润滑油添加剂。

这一研究工作发表在国际学术期刊 Cellulose 上（题目：Tribological properties of nano cellulose fatty acid esters as ecofriendly and effective lubricant additives），并作为 2018 年第 5 期封面文章，张燕娟博士是该论文的第一作者，黄祖强教授为通讯作者。

【图文导读】 图 1 纳米纤维素酯的抗摩擦作用方式和效果示意图 图 2 纯基础油及加入不同纤维素酯作为润滑油添加剂时磨球的磨斑 3D 图

图 3 纯基础油及加入不同纤维素酯作为润滑油添加剂时磨球的最大无卡咬负荷 【小结】

采用自主研发的机械活化固相反应器以机械活化共反应剂法合成纤维素酯乙酸丁酸酯（CAB）、纤维素酯乙酸辛酸酯（CAO）和纤维素酯乙酸月桂酸酯（CAL），采用高压均质技术制备相应的纳米纤维素酯。由于机械力对纤维素结晶结构的破坏和活化作用，MACR 较 CCR 具有更高的反应效率，油溶性和分散性良好。MACR 制备的纳米纤维素酯作为添加剂时具有显著的抗摩擦性能，随着酯化剂链长、酯化程度的增加而提高，有效降低试验钢球之间的摩擦磨损，提高其最大无卡咬负荷。因此，MACR 法制备的纤维素长链脂肪酸酯可开发为一种绿色新型润滑油添加剂。