生物基潤滑油基礎油的結構創(chuàng)新與產業(yè)化進展

陸　交， 張　耀， 段慶華， 劉依農， 魚　鯤， 王立華， 曾建立

(中國石化 石油化工科學研究院， 北京 100083)

“十三五”以來，全國范圍內煤炭等傳統(tǒng)能源的利用得到有效遏制，可再生能源取得快速發(fā)展，但目前，可再生能源發(fā)展仍面臨著瓶頸制約、終端能源消費清潔替代任務艱巨以及資源環(huán)境約束等問題。走多元化、多樣化能源供應道路，堅持優(yōu)化能源結構，拓展可再生資源的應用領域和規(guī)模，形成多種能源互相補充的局面，將是我國未來資源發(fā)展的方向[1-2]。

潤滑油是機械運轉中不可或缺的組成部分，起到減少摩擦磨損、保護機械、冷卻、清潔、密封、延長使用壽命等作用。2016年我國潤滑油消費量達到6.0 Mt以上，因潤滑油泄漏、溢出、蒸發(fā)或不當處理對自然環(huán)境造成的嚴重危害，愈加受到社會和市場的關注。研究、開發(fā)與應用環(huán)保型生物基潤滑油基礎油至關重要。近年來，全球范圍內鼓勵和支持環(huán)保型潤滑油的法律和政策不斷推出，社會需求持續(xù)加大，這為生物基基礎油和潤滑油的研發(fā)和產業(yè)化提供了前所未有的機遇。大型潤滑油公司推陳出新，生物基基礎油的結構和性能不斷得到優(yōu)化，新潤滑油產品涉及到潤滑油的各個領域[3]。與此同時，許多專業(yè)型生物基潤滑油企業(yè)，如Elevance、Biosythetic Technologies等不斷涌現，基礎油分子結構創(chuàng)新已逐漸成為潤滑油產業(yè)化的驅動力。

鑒于近年來國外生物基基礎油的研究和工業(yè)化進展，筆者嘗試從生物基基礎油的分子結構創(chuàng)新、催化過程及經濟效益等方面進行綜述，試圖為我國環(huán)保型生物基基礎油和潤滑油產業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

1　生物基基礎油及潤滑油發(fā)展概述

生物基潤滑油指具有優(yōu)異的生物降解性、可再生性及無毒或低毒性的潤滑油[4-5]。與礦物基礎油相比，生物基潤滑油的降解率通常要高出2倍以上；可再生性是指在現階段自然界的特定時間條件下，潤滑油的原材料——生物質，能夠直接或間接由CO2轉化生成，通過加工、調合并完成工業(yè)應用，實現功能性用途，最后在自然條件下生物降解，返回CO2的循環(huán)過程[6]。典型的生物基潤滑油的生命周期如圖1所示。

圖1　生物基潤滑油的生命循環(huán)示意圖Fig.1　Life cycle of bio-lubricant oils

人類使用和開發(fā)生物基潤滑油已具有非常悠久的歷史，早在幾千年前，人們已嘗試在機械設備或物體間加入動植物油來提高效率，古埃及人更是掌握了皂化橄欖油作為車輛軸承潤滑脂的技術。18世紀工業(yè)革命開創(chuàng)了以機器代替手工勞動的時代，進一步推進了動植物油脂型潤滑油的應用領域和規(guī)模。19世紀中葉，伴隨石油工業(yè)迅速崛起，動植物油脂逐漸被價格更低、綜合性能更好的石油產品取代，生物基潤滑油的規(guī)模顯著降低[3]。直到20世紀末，潤滑油制造和應用過程中的污染問題逐漸暴露，許多大型潤滑油公司，如BP、Shell、Mobil等公司開始嘗試開發(fā)可降解的潤滑油應用于如海洋、森林、湖泊等敏感區(qū)域(如表1所示)[3]。

從廣義上講，生物質是指利用大氣、水、土地等資源，并通過光合作用而產生的各種有機體，包括來源于所有微生物、植物和動物等生物體的有機物[7]。其中，植物油具有潤滑性能好、原料來源廣泛、生產成本較低，以及生物降解性好(生物降解率70%～100%)等優(yōu)點，在特定的工況下能夠完全替代礦物潤滑油[8-9]。植物油具有三甘油酯結構，既適用于邊界潤滑，又可用于流體動力潤滑，能夠應用于大多數潤滑工況。與礦物油相比，植物油具有更好的潤滑性能和黏溫性能，通常情況下，植物油的黏度指數(VI)能夠達到220以上，遠高于礦物基礎油(90～120)，在寬溫度范圍內植物油黏度變化更小，能夠更好地減少摩擦，機械能量損失較礦物油也可降低5%～15%。植物油還具有更高的閃點及更低的蒸發(fā)損失，可顯著減少高溫工況條件下有機氣體的溢出，在開放環(huán)境中使用更加安全[10]。但是，植物油富含不飽和雙鍵及活潑β-H，這導致其氧化安定性較差，一般情況下，植物油的儲存溫度不能超過80℃，因此在調合潤滑油時必須加入更多的抗氧劑進行彌補。此外，植物油中甘油酯基的存在使其水解安定性較差，較長的烷基側鏈，特別是飽和結構側鏈在低溫條件下易結晶析出，影響其低溫流動性能。這導致植物油在潤滑油中的適用范圍仍非常有限[11]。

表1　生物基潤滑油的制造商、產品和應用領域[3]Table 1　Manufacturers of bio-lubricant oils[3]

為克服上述缺陷，采用植物油(主要是蓖麻油)皂化裂解制備二元酸酯、植物油水解-酯化制備多元醇酯等方法獲得應用，成為目前我國生物基基礎油的主要加工路徑[12-15]。但隨著潤滑油產品升級和環(huán)保政策收緊，皂化裂解和多元醇酯工藝所具有的過程污染、經濟性差、性能缺陷等問題日益突出，已無法滿足產業(yè)發(fā)展和市場需求。近二十年來，世界范圍內眾多研究機構和企業(yè)，圍繞生物質制備生物基基礎油和潤滑油做了很多創(chuàng)新性的工作(如圖2所示)，包括植物油基因改性改善低溫性能[16]、植物油脂復分解/糖分解制備多支鏈聚烯烴基礎油[17-18]、植物油脂環(huán)氧-開環(huán)提高分子支化度[19-21]、油酸加成改善氧化安定性和低溫流動性[22]等，部分已實現商業(yè)化，并成功面向市場。與國外相比，我國生物基基礎油和潤滑油的技術水平、環(huán)境效益和經濟效益存在明顯差距。目前，國內環(huán)保型生物基潤滑油的市場份額低于潤滑油脂消費量的1%，與西歐、北美等發(fā)達國家(>5%)相比具有較大的差異。為了趕超國際先進水平，以天然可再生資源為原料，突破性能缺陷和制備技術瓶頸，提升我國生物基基礎油和潤滑油的制造水平具有重要意義[23-24]。

圖2　生物質制備基礎油加工路徑Fig.2　Preparation process of bio-base oils

2　生物基基礎油的研究及產業(yè)化實例

2.1　植物油脂復分解制備高性能潤滑油基礎油

聚α-烯烴基礎油是指α-烯烴(主要是C8～C12)在催化劑作用下齊聚，再通過加氫獲得的規(guī)則異構烷烴，具有優(yōu)異的黏溫性能、低溫性能和熱氧化穩(wěn)定性，是一種性能優(yōu)異的潤滑油調合組分[25-26]。目前，工業(yè)上生產α-烯烴的路徑主要包括石蠟裂解和乙烯齊聚工藝，石蠟裂解工藝產品質量較差，已趨于淘汰，然而受技術水平制約，我國尚無乙烯齊聚制備C8～C12烯烴的工業(yè)裝置，α-烯烴長期依賴于進口[27-28]。因此，突破技術限制，開發(fā)α-烯烴制備高性能潤滑油基礎油的新路徑、新方法具有重要的經濟價值和社會效益。

2005年，瑞典皇家科學院將諾貝爾化學獎授予法國石油研究院的Yves Chauvin博士，美國加州理工學院的Robert H.Grubbs博士和美國麻省理工學院的Richard R.Schrock博士，以表彰他們對復分解反應的發(fā)展做出的突出貢獻。烯烴復分解反應是指在金屬催化下的碳碳雙鍵的斷裂并重新組合的過程，按照反應過程中分子骨架的變化，可以分為開環(huán)復分解、開環(huán)復分解聚合、非環(huán)二烯復分解聚合、關環(huán)復分解以及交叉復分解反應。烯烴復分解的本質是一對烯烴中由雙鍵相連接的兩部分發(fā)生了交換，生成新結構烯烴的過程，如圖3所示，因此這種反應被形象地比喻成“交換舞伴的舞蹈”[29-30]。

圖3　烯烴復分解反應被形象地比喻成“交換舞伴的舞蹈”[29-30]Fig.3　Dancer-exchange diagram of “olefin metathesis”[29-30]

自20世紀50年代以來，烯烴復分解反應在有機反應和聚合反應中得到廣泛應用，并已成為了碳碳雙鍵構建的重要工具。油酸甲酯在9,10位存在碳碳雙鍵，在催化劑的作用下能夠與低碳烯烴發(fā)生分子間交換，生成10個碳原子以上的α-烯烴和不飽和甲酯等高附加值化學品。這也為天然油脂代替石油等化石能源制備精細化學品提供了一條簡捷的路徑，具有非常高的經濟價值[31-32]。

復分解反應的關鍵是催化劑技術，近年來，國外許多研究機構圍繞復分解催化劑做了大量工作。復分解反應催化劑以有機金屬絡合物為主，其中一個代表是過渡金屬(如鈦、鎢、鉬等)的卡賓絡合物，

特別是Schrock等[33]開發(fā)的一組通式為[M(NAr)(CHCMe3)(OR)2]的卡賓化合物。近年來，Marinescu等[34]不斷改進配體結構以提高催化劑的穩(wěn)定性和催化活性，通過單芳環(huán)-吡咯結構取代的鉬絡合物合成的系列高活性有機鉬絡合物(見圖4)，在油酸甲酯復分解反應中表現出非常高的催化活性和選擇性，在室溫條件下，油酸甲酯轉化率達到95%，1-癸烯和癸烯酸甲酯選擇性高達99%，烯烴轉換數(TON)也達到4750。金屬鉬卡賓化合物是目前已知的活性最高的復分解催化劑，但存在對氧和水非常敏感的缺點，限制了它們的應用領域。

圖4　烯烴復分解反應的金屬鉬催化劑[34]Fig.4　Structure of molybdenum catalyst of olefin metathesis[34]

在Schrock催化劑的基礎上，Grubbs教授發(fā)現了釕卡賓絡合物[35-36]。釕絡合物不僅具有官能團容忍性好、對空氣和水穩(wěn)定，且易操作、對原料純度要求低等優(yōu)點，成為應用最為廣泛的烯烴復分解催化劑[37]。第一代含三價膦結構的釕絡合物(見圖5(a))在油酸甲酯復分解反應中具有非常高的初始選擇性，1-癸烯和癸烯酸甲酯選擇性達93%，收率為54%[38]，但由于亞甲基結構易分解降低了催化劑的壽命，第一代釕絡合物的使用受到限制[39]。近20年來，通過調整N-雜環(huán)卡賓(NHCs)骨架結構中取代基的數量，改變電子性質、空間效應，可有效地提高目標產物選擇性，同時也能改善催化劑的穩(wěn)定性。例如，Thomas等[38]合成了非對稱N-苯基，N-烷基NHCs釕化合物(見圖5(b))，在油酸甲酯復分解反應中，油酸甲酯轉化率達到89%，選擇性高達88%。

圖5　烯烴復分解的釕催化劑[38]Fig.5　Ruthenium catalysts of olefin metathesis[38](a) Phosphine-based ruthenium catalyst; (b) N-Aryl, N-alkylNHC ruthenium catalyst

同有機鉬絡合物的高活性、高選擇性相比，有機釕絡合物的主要缺點是1-癸烯和癸烯酸甲酯選擇性相對較低，并且，產物1-癸烯和9-癸烯酸甲酯的自身復分解和油酸甲酯自身復分解存在競爭關系，生成如1,18二甲基9-十八烯酸酯和9-十八烯等副產物(見圖6)[38]。但有機釕絡合物性質穩(wěn)定，對官能基團忍受性好，更適合原料純度相對較低的工業(yè)催化過程。

圖6　不飽和脂肪酸甲酯的烯烴復分解反應[38]Fig.6　Olefin metathesis of unsaturated fatty acid methyl ester[38]

目前，植物油脂復分解反應已實現工業(yè)化。2007年，美國Elevance可再生科學公司(以下簡稱Elevance)成立，現已成為全球第一家采用植物油脂復分解反應制備潤滑劑、洗滌劑、清潔劑、燃料添加劑和涂料的企業(yè)。Elevance已擁有多套生物煉油裝置，第一套裝置位于印尼錦石，生產能力為1.8×105t/a，該工廠以棕櫚油為原料，生產高附加值化學品、潤滑油基礎油等。第二套裝置位于美國密西西比州的納切茲，以大豆油和菜籽油為原料，采用烯烴復分解反應，生產新型特種化學品，包括多功能酯(如9-癸烯酸甲酯)、獨特分布的生物基α-烯烴(如1-癸烯)和內烯烴，生產能力為2.8×105t/a。2016年，Elevance與Versalis公司合作，將第二代生物煉油廠烯烴復分解技術在實驗室規(guī)?；A上放大4×104倍，在匈牙利布達佩斯的Soneas工廠運轉，第二代技術采用XiMo公司生產的Schrock(鉬/鎢)催化劑[40]。Elevance的生物煉制過程如圖7所示[41]。

以1-癸烯和9-癸烯酸甲酯為原料，Elevance開發(fā)了一種基礎油-AriaTM，反應過程如圖8所示[42]。該基礎油具有非常高的黏度指數和優(yōu)異的低溫性能，高黏度基礎油黏度指數達161，這表明在高低溫條件下，基礎油-AriaTM具有較聚α-烯烴基礎油(PAO)更低的黏度變化；基礎油的傾點達到-30℃，與PAO相當(見表2)[42]。除此以外，由于基礎油分子中引入了長側鏈酯基基團(見圖8)，因此在機械表面形成更加牢固的吸附膜，更好地改善摩擦、降低磨損；該基礎油中極性基團的引入既改善PAO存在的橡膠相容性和與添加劑溶解性較差的問題，也大幅度地提高了生物降解性。

圖7　Elevance生物煉制過程[41]Fig.7　Bio-refinery process of Elevance[41]

圖8　Elevance潤滑劑的合成工藝[42]Fig.8　Synthesis process of Elevance base oil[42]

表2　Elevance潤滑產品AriaTMWTP40與PAO40的性能對比[42]Table 2　Performance of AriaTMWTP40 and PAO40[42]

從經濟角度考慮，植物油脂和乙烯等低碳烯烴原料成本較低，植物油脂復分解制備高附加值化學品具有較好的經濟效益，且復分解反應的1-癸烯選擇性大幅度高于乙烯齊聚工藝，聯(lián)產生成的9-癸烯酸甲酯等化學品具有更好的經濟價值，同時采用1-癸烯和9-癸烯酸甲酯共聚得到的基礎油性能更為突出。盡管如此，烯烴復分解反應仍面臨催化劑成本較高、反應結束產物與催化劑的分離問題，并且，殘留金屬所帶來的烯烴異構、產物分解、增加產物毒性等問題也不可忽視，這為催化劑的大規(guī)模使用帶來了挑戰(zhàn)。因此，從催化劑活性和多相化兩個維度出發(fā)，能夠進一步提升復分解反應效率和降低成本。屆時，植物油脂復分解反應將具有更強的競爭力，也將有望成為植物油脂高附加值加工的重要路徑之一。

2.2　植物糖制備高性能異構烷烴基礎油

糖是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱，包括單糖、單糖的聚合物及衍生物，是自然界中含量最豐富的生物質之一。目前，除作為食品外，糖類主要用作水解或發(fā)酵制備燃料乙醇等[43]。此外，糖類也可經微生物發(fā)酵制備α-烯烴，進而制備高性能異構烷烴基礎油。

該方法的制備路徑如圖9所示[44-47]，(1)蔗糖在微生物的作用下分解生成金合歡烯類化合物，如結構式Ⅰ所示；(2)金合歡烯經胺化處理，得到結構式Ⅱ所示的含氮化合物NR1R2；(3)含氮化合物經加氫，氧化和消除反應得到多支鏈結構的α-烯烴，如結構式Ⅲ所示；(4)α-烯烴在催化劑的作用下自聚或與其他α-烯烴共聚或烷基化，最后經過加氫處理得到如結構式Ⅳ所示的異構烷烴。通過調變聚合度或共聚單體的結構，可得到不同黏度級別的基礎油。

圖9　蔗糖制備基礎油路徑示意圖[44-47]Fig.9　Schematic diagram of the base oil path for sucrose preparation[44-47]

采用該技術，美國可再生化學公司(Amyris)和巴西糖與乙醇巨頭公司(Cosan)成立的合資公司(Novvi)，于2015年成功推出了5種不同黏度級別的可再生基礎油產品?；A油的性能如表3所示[48]。由表3可見，NovaSpec基礎油具有非常優(yōu)異的黏溫性能和低溫性能，基礎油的傾點、低溫黏度遠優(yōu)于API Ⅲ+礦物基礎油，同時，該結構基礎油具有與礦物基礎油兼容性好、剪切安定性好、蒸發(fā)損失低、無硫和無毒等特點，其綜合性能指標接近PAO基礎油；由于具有更多的支鏈結構，NovaSpec基礎油具有更好的生物可降解性能，低黏度基礎油生物降解性達到70%以上，顯著高于PAO基礎油的生物降解率(<35%)。目前，Novvi公司除基礎油外，產品已擴充至生物基發(fā)動機油、潤滑脂、二沖程油、傳動液等潤滑油脂產品。

表3　NovaSpecTM 可再生基礎油的理化性能指標[48]Table 3　Physical and chemical performance of NovaSpecTM renewable base oil[48]

采用低價值的蔗糖制備α-烯烴的技術路線新穎，基礎油性能非常優(yōu)異，能夠完全替代API Ⅰ～Ⅲ+基礎油，甚至可替代PAO基礎油，該基礎油具有更好的生物降解性，在一些特殊場合，如食品、醫(yī)療、森林等環(huán)境敏感性場所仍具有較大的應用前景。從經濟效益考慮，需經過蔗糖發(fā)酵、氨化、氧化、加氫、消去等復雜路徑，與乙烯齊聚路徑相比，烯烴選擇性較低，生產成本較高，制備路徑仍有可優(yōu)化的空間。

2.3　植物油酯加成制備脂肪酸內酯基礎油

除了對植物油不飽和鍵進行加氫、環(huán)氧來改善氧化安定性之外，雙鍵與羧基的加成也是一種可行的解決方法。在此值得一提的是，從20世紀90年代起，美國農業(yè)研究局國家農業(yè)利用研究中心(USDA) 的Terry A Isbell課題組[49]通過植物油酸加成反應制備了一種具有獨特結構的脂肪酸低聚物，分子結構如圖10所示(結構式Ⅰ)[50]。其中，n是大于等于0的整數，m是大于等于1的整數，R1、R2、R3是獨立的直鏈或支鏈烷烴。通常情況下，脂肪酸內酯由2～5個油酸構成，因而具有較長的主鏈結構，與油酸單酯相比，黏溫性能得到顯著改善，同時，在主鏈上含有2個以上長烷基側鏈，低溫性能顯著改善；最重要的是，由于羧基加成，油酸分子中雙鍵得到飽和，油酸內酯的氧化安定性大幅度提高。

油酸加成反應步驟如圖10所示[51]，油酸在強酸性催化劑作用下發(fā)生加成反應，生成2～5個結構單元的脂肪酸低聚物，進一步經過酯化反應，實現尾部羧基酯化。油酸加成多選用無機酸作催化劑，以硫酸、高氯酸最為常見。硫酸催化效率高，但容易發(fā)生氧化和磺化等副反應，導致副產物增多，產品色澤差；高氯酸酸性強、氧化性弱，催化得到脂肪酸內酯顏色淺，脂肪酸內酯收率60%～80%；固體酸催化劑能夠實現脂肪酸內酯的清潔化生產，但與無機酸相比，固體酸的酸強度和酸密度相對較低，油酸加成反應轉化率仍不夠理想[52-55]。

圖10　脂肪酸內酯的結構式與合成工藝[50-51]Fig.10　Chemical formula and reaction scheme for the formation of complex estolide esters[50-51]

為了獲得性能更加優(yōu)異的基礎油，近20年來，Terry A Isbell課題組[56-57]對脂肪酸內酯的分子結構不斷優(yōu)化，合成出具有不同結構的脂肪酸內酯。通過系列分子設計和過程控制，Cermak等[58]發(fā)現，脂肪酸內酯的運動黏度、黏度指數、傾點、氧化安定性與頭部結構以及尾部R基的碳數和支化度、聚合度(Estolide Number，以下簡稱EN)密切相關。

(1)頭部結構：早期合成的脂肪酸內酯全部由油酸加成得到，頭部基團為油酸結構，油酸分子中殘留雙鍵帶來的氧化安定性差的問題很難克服。為此，科研人員嘗試通過過程控制，在頭部引入具有飽和結構基團，大幅度改善了脂肪酸內酯的氧化安定性。表4為脂肪酸內酯頭部烷基結構與脂肪酸內酯性能的關系[59]。由表4可知，烷基側鏈長度與傾點具有較好的匹配關系，低鏈長區(qū)間，傾點隨碳數增加而逐漸降低，當側鏈碳數為10時，油酸內酯的傾點達到-39℃，碳數繼續(xù)增加，傾點逐漸回升，當側鏈碳數為16時，油酸內酯的傾點達到-12℃。

(2)尾部結構：表5為尾部烷基結構對脂肪酸內酯理化性能的影響[60-61]。由表5可知，烷基碳原子數增加，脂肪酸內酯黏度增加；同等碳原子數，具有支鏈烷基的脂肪酸內酯的傾點優(yōu)于直鏈結構；當選擇C16以上異構醇時，脂肪酸內酯的100℃黏度能夠達到20 mm2/s，黏度指數大于150，傾點小于-36℃，該性能已全面優(yōu)于APII～Ⅳ類基礎油。

表4　脂肪酸內酯頭部烷基結構與脂肪酸內酯性能的關系[59]Table 4　Properties of 2-ethylhexyl estolide esters[59]

(3)脂肪酸內酯的聚合度(EN)對產品性能的影響主要體現在傾點和黏度上。圖11為油酸內酯的聚合度與黏度和傾點的關系[60]。由圖11可見，油酸聚合度與黏度和傾點具有較好的線性關系，油酸聚合度越小，產品黏度和傾點越低。當聚合度為1.5～2.3時，可制備傾點為-30～-40℃、運動黏度(40℃)在60～140 mm2/s范圍內的基礎油。

表5　尾部烷基結構對脂肪酸內酯理化性能的影響[60-61]Table 5　Physical properties of estolide esters[60-61]

圖11　聚合度與產品性能的關系[60]Fig.11　Relationship between polymerization degreeand product performance[60]

根據脂肪酸內酯結構與性能的關系，通過原料的選擇、聚合度的調變和有機醇R的鏈長與支化結構的改變，可制備不同結構和理化性能的基礎油，基礎油黏度3～30 mm2/s，傾點-24～-45℃，結果如表6 所示[62]，能夠滿足不同工況和應用領域的潤滑需求。

為推進商業(yè)化進程，美國農業(yè)研究局國家農業(yè)利用研究中心與Biosythetic Technologies公司(簡稱BT公司)合作開展脂肪酸內酯的工業(yè)化生產[63-65]。

在綜合了脂肪酸結構、聚合度的大小和有機醇R的結構后，BT公司確定了2種LubriGreen?酯類基礎油(LubriGreen?SE7B和SE15B)，理化指標見表7[66-67]。由表7可見，LubriGreen?SE7B和SE15B酯類基礎油具有優(yōu)異的黏溫性能和較低的傾點。BT公司采用LubriGreen?酯類基礎油所研發(fā)的生物基發(fā)動機油達到GF-5發(fā)動機油標準，并且在2012年和孟山都公司簽署大豆供求協(xié)議，將用于生產LubriGreen?合成酯類基礎油和Estolide酯基潤滑劑。

表6　Coco-oleic estolide與不同分支醇酯化得到產品的性能比較[62]Table 6　Physical properties of coco-oleic estolide branched esters[62]

表7　LubriGreen?酯類基礎油的性能[66-67]Table 7　Physical properties of LubriGreen? base oil[66-67]

雖然與多元醇酯相比，脂肪酸內酯的低溫性能和氧化安定性能較差，但從經濟角度考慮，脂肪酸內酯以植物油為原料，原料成本低，經濟效益明顯；從技術角度講，脂肪酸內酯分子結構上的多變性，為其結構與性能的調整提供了想象空間，能夠用于多種黏度級別基礎油設計合成。綜上可見，以脂肪酸加成為路徑制備的脂肪酸內酯基礎油，綜合特點突出，具有較好的市場前景。

3　國外技術創(chuàng)新對我國的啟示

世界各國為改善潤滑油污染問題，通過分子結構、合成和催化技術、制備過程等方面的原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，在生物基潤滑油和基礎油的研究和產業(yè)化方面取得了突破性的進展。我國正處于實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略引領經濟轉型升級的關鍵時期，亟需突破生物基潤滑油面臨資源瓶頸制約、經濟效益差、過程污染，特別是知識產權和政策空白等問題。圍繞環(huán)保型生物基潤滑油及基礎油技術和產業(yè)升級，在政策、法律、技術和知識產權方面具有較大的提升空間。

(1)在法律、政策方面，20世紀80年代起，強制性使用可降解生物潤滑油脂的法律已在包括歐美和日本在內的國家實施，法律不僅規(guī)定了生物潤滑油的可再生性、降解率、致癌物和基因誘變物含量等指標，并強制在森林開采業(yè)、機械加工業(yè)、食品加工業(yè)、船舶等領域的使用。而我國目前尚無相關的法規(guī)、標準以及政策支持，從長遠看，以法律規(guī)范國內市場，通過稅收減免等政策鼓勵生物基潤滑油企業(yè)創(chuàng)新和終端用戶的使用，將有助于推動我國生物基潤滑油行業(yè)更加健康和快速發(fā)展。

(2)在技術方面，我國生物基基礎油制備技術仍停留在20世紀90年代的水平，蓖麻油裂解和多元醇酯化是我國生物基基礎油的主要制備路徑，產品收率低、原料依賴性強、成本高、理化性能不足、市場接受度低等問題突出。因此，參照國外的發(fā)展方式，鼓勵企業(yè)和高校發(fā)揮自身優(yōu)勢，應用分子計算、綠色催化等先進技術探索植物基潤滑油制備中的新原理、新方法、新技術，重點解決非糧生物資源低成本開發(fā)，天然生物質的分子結構的重構以及生物基基礎油的綠色合成等關鍵技術問題，形成系列新結構、高性能，特別是相對低成本的生物基基礎油，提升我國在分子設計、多相催化、清潔化生產等基礎研究方面的原始創(chuàng)新能力和國際競爭力，填補我國生物基基礎油和潤滑油脂技術空白。

(3)在知識產權方面，基礎油的創(chuàng)新不等于潤滑油創(chuàng)新，現有潤滑油添加劑體系中金屬、芳烴、硫、磷含量較高，生物毒性較大，難以滿足環(huán)保要求。在基礎油分子創(chuàng)新的基礎上，以低毒、可降解的配方體系為目標，通過添加劑配方創(chuàng)新，構建環(huán)境友好低磷、低硫、低灰分的添加劑配方技術，形成自主知識產權的生物基鏈鋸油、二沖程油、發(fā)動機油、液壓油、金屬加工液、潤滑脂等系列潤滑油脂產品，并形成產品標準，更有利于提升我國高端生物潤滑油脂的國際競爭力。

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