表面活性剂在润滑油中的应用
使用油类作为机械的润滑剂广泛地应用于各个领域，但由于应用条件不同，对油的要求也不一样。润滑油所用的基础油均是炼油时的一段馏分，性质差异不大。为了改变油品性质适用不同使用环境，人们开发使用了许多不同的添加剂，在众多的添加剂中，表面活性剂占主导地位。下面是常用表面活性剂。
磺酸盐、烷基酚磺酸盐、水杨酸盐、硫代磷酸盐；丁二酰亚胺、烷基酰胺、丁二酸酯；烷基硫代磷酸锌盐、烷基磷酸酯胺、磷酸酯有机硼加成物；脂肪酸及其皂类、氯化石蜡、磷酸酯、油酸酯；有机杂环化合物、山梨醇单月桂酸酯等。
在此，为了清楚地看到各种不同的表面活性剂在润滑油中所起的作用，分别讨论润滑油所需添加剂及添加剂在油中的作用机理。
清净分散剂
清净剂主要功能是减少活塞运动中产生的积炭，使用的药剂有：
磺酸盐、烷基酚磺酸盐、烷基酚盐、烷基水杨酸盐、环烷酸盐等。
它们的作用机理有以下几个方面：
①有些表面活性剂溶液属于强碱弱酸盐，它们能中和燃烧时形成的酸性化合物，阻止它们进一步氧化缩合，减少腐蚀作用。
②洗涤燃烧时形成的胶质和积炭，并将它们分散成微小颗粒。
③由于表面活性剂浓度达到一定值后可以形成胶束，它对油中极性化合物有增溶作用。
目前国内外使用的商业产品有数百个品种，其中磺酸盐最多，有钙、镁、钡及钠盐。按中和程度不同，又分为高碱、低碱和中碱值磺酸盐。其次为烷基酚盐和水杨酸盐等，但多数是二价金属盐。
除以上金属盐外，无金属分散剂在某些场合下对灰分等有特殊的分散效果，使用较多的是丁二酰亚胺及其衍生物与胺类。其中有：单、双和多聚异丁烯丁二酰亚胺，丁二酸酯，苯胺等。
分散剂和清净剂没有太大送别，只是油性强一些，可使油中极性化合物极性明显减弱，阻止它们之间的接触、聚集而达到分散作用。
润滑油性能稳定剂
润滑油作用于机械磨擦环境，处在高温与高压环境，性能会受到影响。为提高其安定性使用了不同的添加剂，主要有抗氧抗腐剂、金属减活剂、抗乳化剂、抗泡剂等。
A.抗氧抗腐剂
氧化是油品在使用时的有害反应，它不但促使油品变质，而且产生的酸性化合物对设备还有腐蚀作用。最早使用的抗腐剂为二烷氧基二硫代磷酸锌，为了减少磷的含量，又开发了二烷氧基二硫代氨基甲酸锌。
抗氧剂的作用机理是它的活性基团可以捕捉过氧化游离基 (RO2)，其示意式为：
而后者自由基之间可能反应为一般化合物，或者后者自由基与油品中RO2-作用也形成一般化合物，这样起到抗氧化作用。
由于使用环境不同，对添加剂的要求也不同，二烷氧基二硫代磷酸酯在合成时，可选用不同的醇作原料而得到性能不同的同系物。
含氮的杂环化合物也有防腐作用，如苯并三氮唑及其衍生物。它的防腐机理是在金属表面形成一强力作用的覆盖膜，从而保护金属不受腐蚀。可见，能阻止氧化反应，并能在金属表面成膜的化合物具有良好的防腐性。这种表面膜不但能够防腐，而且可以减缓金属的催化活性，使金属不易成为离子，使油品氧化速率大为降低。
B．抗乳化剂
由于润滑油在使用过程中会受到水的污染，形成乳状液，因而降低油品性能，严重时会损坏机械。加入抗乳化剂后，可使油水分离速度加快，不至于形成乳状液。抗乳化剂也是表面活性剂，吸附在油水界面，破坏乳化剂的亲水亲油平衡，改变液膜的稳定性，使乳状液不易形成或使已形成的乳状液稳定性降低，产生油水分离。
破乳剂能把原来乳状液滴薄膜中活性剂顶替，并形成强度低的界面膜，所生成的乳状液不稳定。用于破乳或抗乳化的表面活性剂不是太多，主要是环氧乙烷及环氧丙烷的共聚物，某些非离子型表面活性剂也可作为抗乳化剂，如蓖麻油聚氧乙烯醚等。破乳和抗乳的基本作用与乳化正好相反，所使用的表面活性剂要有活性，能在界面上排列，但是，形成的膜排列不紧密，膜强度低，即乳状液应有不稳定的界面膜。研究抗乳化效果仍应从表面活性剂的结构去考虑，得到有支链在界面上排列不紧密的活性剂。
C.抗泡剂
润滑系统在多数情况下不是完全密封的，有可能进入空气，在润滑系统的高速旋转过程中产生气泡，形成气阻研况或溢流等现象，引起磨擦事故。抗泡剂是抑制气泡的形成，或使已形成的气泡立即破裂的添加剂。润滑油起泡的原因是因为其中含有表面活性剂类的添加剂，能降低润滑油与空气问的表面张力，以至于油品包裹空气而形成气泡。
抗泡剂应具有如下性质：在被抗泡体系中不溶解或溶解度很小，在泡沫表面有较好的扩展性，在扩展过程中促进泡沫的排液作用，使界面膜变薄而破裂；抗泡剂应有比原来油中的活性物质更高的界面活性，可顶替原来活性物在界面上的吸附，但它本身形成界面膜的强度较差。
抗泡剂的作用机理和起泡有相似之处，但应起相反作用。首先能降低界面张力，这种特性使形成的膜局部界面张力变低，其余部分仍保持较高的界面张力，使膜受力不均匀而破裂。抗泡剂是有界面活性的物质，易于在界面膜上扩张，抗泡剂的扩张使界面膜变薄，以至于最后破裂。另外，抗泡剂在界面上能够增加界面膜的渗透性，这使得已形成的气泡易于聚并，由小气泡变成大气泡而加速泡沫的合并，最后导致泡沫的破裂。
抗泡剂也是表面活性剂，因此，有很高的选择性。在不同的体系中表面作用可能是不同的，有些甚至可以起到发泡作用。在润滑油体系中最常用的抗泡剂是二甲基硅油。近年来开发的高分子量聚酯非硅抗泡剂也有其特点。
硅油是无味的有机液体，其分子结构如下：
它具有很高的化学稳定性，凝固点低，挥发性小，在很少的用量下有很好的效果。在分子结构中，R为烷基。随着R基的增长，表面张力增大，作用力变小。通常用做抗泡剂的R．为甲基，部分三氟丙基取代物也有很好的抗泡效果。
抗泡剂一般以胶束状分散在润滑油中，分散的体系起不到抗泡作用。为了取得更佳的效果，可以将两种或多种硅油混合起来使用.在油中，硅油分散的颗粒直径愈小愈好。为了达到这一目的，有时先将硅油用油溶剂溶解，然后在搅拌下加入润滑油中，以形成颗粒较小的分散体系。硅油粒子的直径在1Oμm以下，在3μm以下效果更好。另外，也可用其他方法达到分散的目的，如高温高速搅拌混合，胶体磨分散，预分散等。为了提高其作用效果还可与其他表面活性剂混合使用，如高级醇酯、有机胺等。
硅油具有调和性差，在酸性介质中不稳定等缺点。而丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物则没有以上缺点。这类化合物主链是亲油的，而侧链是亲水的，对粘度较高的重质馏分油有很高的抗泡性。
润滑油性能增进剂
A．载荷添加剂
润滑油的主要作用是减少磨损。防止磨擦烧结，我们把能增加这种效果的添加剂称为载荷添加剂。为了减少磨擦，加入添加剂以增加其油性—在固体表面的附着性。添加剂主要是表面活性剂，如：长链脂肪酸及酯、醇、胺等；有机硫化物、卤化物等。
作用机理主要是：
①半流体润滑区：在固体表面形成润滑油吸附膜；减少金属的直接接触。②与金属表面反应生成有机化学反应膜：由于金属特别是铁质金属表面普遍都是氧化物，这些氧化物本身就有很强的极性，它可与表面活性剂的极性基团发生缔合而形成极性基朝里，非极性基朝外的有机膜，使金属之间无法直接接触产生磨擦。化学反应膜不同于化学吸附，它在高温作用下与金属反应生成新的金属化合物，形成牢固的表面膜。在某些苛刻的条件下，磨擦面上难以形成半流体膜及有机化学反应膜，只能由分子层来隔离金属，即极压膜机理。此类表面活性剂主要是有机硫化合物、氯化物、磷化物及有机金属化合物。它们在高温下先分解，再和金属或金属表面氧化物形成氯化物、磷化物等，它们在表面起到润滑作用。
有机金属化合物主要是Pb、Zn、Sb等金属的脂肪酸盐、二烷基二硫代磷酸盐、二烷基二硫代氨基甲酸盐等。它们在金属表面和铁铝等发生转换，形成阳离子膜或硫化物等，起到润滑作用。
B．流动性能改进剂
润滑油在不同条件下，所需粘度是不同的。除改变基础油外，添加剂也是改变流动性的途径。改变流动性能包括两个方面：增粘和降凝。
①增粘剂是油溶性高分子化合物，主要有：聚甲基丙烯酸酯、乙烯／丙烯共聚物、氯化苯乙烯／双烯共聚物、聚异丁烯、苯乙烯聚酯、聚正丁基乙烯基醚等。
这些化合物增粘机理主要是它们在油中以分子团状存在，在不同条件下有不同溶解性，它们相互作用以及与油的作用提高了油相的粘度。
②降凝剂主要有：烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、聚a一烯烃等。降凝剂的作用机理是通过在蜡结晶表面的吸附或与其共晶的作用，改变晶核的形成，防止蜡晶形成网状结构而凝固。
