高黏度烷基苊基礎(chǔ)油的合成及潤(rùn)滑性能研究

崔敬澤，湯瓊，陳晨，劉宇婕，徐紅，劉雷，董晉湘

（太原理工大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030024）

引 言

在工業(yè)中，多達(dá)三分之一的能源損失是由設(shè)備的摩擦磨損引起的，而潤(rùn)滑油的應(yīng)用會(huì)將這種損失降低30%～40%，因此潤(rùn)滑油是工業(yè)發(fā)展中不可或缺的部分[1-2]。潤(rùn)滑油一般由基礎(chǔ)油和添加劑構(gòu)成，其90%以上的組分為基礎(chǔ)油，所以基礎(chǔ)油的性質(zhì)對(duì)潤(rùn)滑油的性能起決定性的作用[3-4]。在嚴(yán)苛的實(shí)際工況下，比如重型卡車、貨車等[5-6]，需要一些高黏度的合成基礎(chǔ)油，從而提高潤(rùn)滑油的抗載荷能力。目前高黏度的合成油包括聚α-烯烴（PAO）合成油[7]、酯類合成油[6,8]和烷基芳烴合成油[9-10]，其中PAO 合成油與極性添加劑的兼容性較差，酯類合成油結(jié)構(gòu)中的氧基團(tuán)使得其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差[11]。而烷基芳烴合成油中由于包含極性的芳烴基團(tuán)使其具有比PAO更大的極性，并且芳環(huán)結(jié)構(gòu)的π-共軛離域電子有利于提高烷基芳烴的氧化安定性，從而顯示出比PAO和酯類合成油更優(yōu)良的性質(zhì)[3,12]。

煤焦化過程伴隨著大量副產(chǎn)物——高溫煤焦油的產(chǎn)生，占總煤處理量的3%～5%[13]，2020 年的產(chǎn)量達(dá)到2500 萬噸[14]。高溫煤焦油種類繁多（多種稠環(huán)芳烴和雜環(huán)芳烴），但C2～3多環(huán)芳烴是其主要成分，如萘、苊等[15]。目前已有烷基萘相關(guān)文獻(xiàn)[16]和專利[17]報(bào)道，如Li 等[9]通過烷基化反應(yīng)將萘和α-烯烴轉(zhuǎn)化為烷基萘基礎(chǔ)油，其具有良好的極性和氧化安定性，但由于空間位阻的影響，無法繼續(xù)增加萘烷基側(cè)鏈的數(shù)目，使得在潤(rùn)滑性能上略遜色于環(huán)烷基油N4010。因此，可以通過增加芳環(huán)骨架的分子量提高烷基芳烴基礎(chǔ)油的黏度，從而提高其抗載荷能力。苊是高溫煤焦油中又一種重要的多環(huán)芳烴，其分子量（154）高于萘（128）。目前對(duì)苊的烷基化反應(yīng)的研究主要有：Peters 在1942 年首次探索了苊的烷基化反應(yīng)，以2-氯-2-甲基丙烷為烷基化試劑，氯化鋁為催化劑，二硫化碳作為溶劑，得到了叔丁基苊（單、二取代）的混合物[18]，在1950 年用間接的方法證明了叔丁基苊的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)包含4-叔丁基苊和4,7-二叔丁基苊[19]，并在1965 年研究了烷基苊側(cè)鏈轉(zhuǎn)移的機(jī)理[20-21]；Mock 等[22]以2-溴丙烷為烷基化試劑，二硫化碳作為溶劑，在氯化鋁的催化作用下制備了異丙基苊，并用核磁共振氫譜和碳譜確定了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，其中包含4-、4,7-、3,7-、3,5,7-四種取代位的丙基苊產(chǎn)物。而苊與長(zhǎng)鏈烯烴的烷基化反應(yīng)的研究以及烷基苊產(chǎn)物的應(yīng)用鮮見報(bào)道。

因此本文以苊為原料、中長(zhǎng)鏈α-烯烴為烷基化試劑（1-己烯或1-辛基）、離子液體[Et3NH][Al2Cl7]為催化劑，通過烷基化反應(yīng)制備了一系列烷基苊產(chǎn)物，研究了烷基苊結(jié)構(gòu)與其密度、黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、閃點(diǎn)、起始氧化溫度、接觸角、流變性能以及潤(rùn)滑性能的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

苊（純度98%），1-己烯（純度99%），1-辛烯（純度99%），正癸烷（純度98%），無水氯化鋁（AlCl3，純度99%），三乙胺鹽酸鹽（Et3NHCl，純度99%），乙酸乙酯（色譜級(jí)，純度99.9%），上海阿拉丁試劑有限公司；高純氬氣（99.99%），山西鋼盾貿(mào)易有限公司；實(shí)驗(yàn)室自制去離子水；環(huán)烷基油N4010，昆侖潤(rùn)滑油公司（中石油）。

1.2 烷基苊合成及組成分析方法

1.2.1 合成方法 [Et3NH][Al2Cl7]離子液體合成：在氬氣保護(hù)的條件下，向三口燒瓶中依次加入Et3NHCl（0.34 g）、無水AlCl3（0.66 g）和正癸烷（5.00 g），開啟攪拌（750 r·min-1），在60℃下反應(yīng)30 min，離子液體在燒瓶底部合成，無須分離，直接用于烷基化反應(yīng)。

苊與烯烴烷基化反應(yīng)：將苊（1.54 g）的癸烷（20 g）溶液在攪拌條件下加入到三口燒瓶中，通過柱塞泵以0.1 ml·min-1的速率將1-己烯或1-辛烯加入到反應(yīng)體系中，在80℃下反應(yīng)40 min。反應(yīng)結(jié)束后，在三口燒瓶中靜置至室溫，將上層有機(jī)相分離出來，并用去離子水和飽和碳酸氫鈉溶液去除有機(jī)相中殘留的少量離子液體，最后通過減壓蒸餾的方法，在220℃時(shí)可完全除去正癸烷溶劑和未反應(yīng)的苊，得到純的烷基苊產(chǎn)物(圖1)。

圖1 離子液體催化苊與1-己烯/1-辛烯合成潤(rùn)滑基礎(chǔ)油Fig.1 Synthesis of lubricating base oils by acenaphthene alkylation with 1-hexene/1-octene catalyzed by ionic liquid

離子液體的分離：將有機(jī)相分離出來后，離子液體層保留在三口燒瓶中，最后，與上述分離步驟相似，用適量的癸烷溶劑對(duì)離子液體做2～3次處理，即可將離子液體再利用。

1.2.2 產(chǎn)物組成分析方法 通過氣質(zhì)聯(lián)用儀（日本島津GC-MS-QP2010 Ultra，色譜柱：Rtx-5MS）對(duì)烷基化產(chǎn)物進(jìn)行定性分析；氣相色譜儀（日本島津GC-2010 Pr，色譜柱：DB-5 HT）對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行定量分析，升溫程序：50℃，保持2 min；以20℃·min-1升至200℃保持2 min；最后以5℃·min-1升至350℃保持5 min。

產(chǎn)物組成分析：根據(jù)（烷基苊產(chǎn)物中各組分的物質(zhì)的量）/（反應(yīng)中苊轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量）計(jì)算得出烷基苊產(chǎn)物中各組分的摩爾選擇性。

1.2.3 離子液體酸性表征方法 使用島津（Shimadzu）的IRAffinity-1 傅里葉紅外光譜儀測(cè)定離子液體的紅外譜圖：液體池（KBr片），離子液體與乙腈體積比為1∶5，掃描范圍400～4000 cm-1，分辨率2 cm-1。

1.3 烷基苊產(chǎn)物性質(zhì)和摩擦學(xué)性能表征

采用安東帕DMA 1001 密度儀測(cè)定烷基苊產(chǎn)物在20℃的密度；根據(jù)GB/T 265—1988，使用BSY-108運(yùn)動(dòng)黏度儀測(cè)定烷基苊產(chǎn)物在40℃和100℃的黏度，并且根據(jù)GB/T 1995—1998 計(jì)算黏度指數(shù)；根據(jù)GB/T 3535—2006，使用SYD-510F1 多功能低溫試驗(yàn)器測(cè)定產(chǎn)物的傾點(diǎn)；根據(jù)GB/T 3536—2008，使用安東帕CLA 5 閃點(diǎn)儀測(cè)量產(chǎn)物的開口閃點(diǎn)；根據(jù)GB/T 262—2010，使用SYD-262A 苯胺點(diǎn)儀測(cè)量烷基苊產(chǎn)物的苯胺點(diǎn)。

使用Netzsch phonix DSC 204 測(cè)量產(chǎn)物在常壓下的起始氧化溫度。具體方法：初始溫度為25℃，升溫速率為10℃·min-1，氧氣吹掃速率為100 ml·min-1。使用德國(guó)Kru?ss DAS-100 接觸角儀測(cè)量烷基苊產(chǎn)物在室溫下鋼盤上的靜態(tài)接觸角。使用安東帕RHEOPLUS/32 MCR 302 流變儀表征烷基苊產(chǎn)物的流變性能。具體測(cè)試方法：采用旋轉(zhuǎn)模式，轉(zhuǎn)子為椎板（直徑：2.5 mm，角度：1°）。使用德國(guó)Optimol SRV-V 往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試烷基苊產(chǎn)物的摩擦性能。測(cè)試方法：在室溫25℃，50 Hz，載荷分別為100、200、300 N 下的鋼盤（德國(guó)鋼盤AISI 52100，直徑24 mm，厚度7.9 mm，硬度59～61 HRC）和鋼球（AISI 52100，直徑10 mm，硬度59～64 HRC）的摩擦系數(shù)。利用Zegage 3D 白光干涉儀對(duì)磨損鋼盤的磨痕進(jìn)行分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 苊與1-己烯、1-辛烯的烷基化反應(yīng)

圖1 給出了苊與1-己烯和1-辛烯烷基化反應(yīng)產(chǎn)物中可能的烷基苊結(jié)構(gòu)，由于苊分子中可烷基化的活性位點(diǎn)較多，烷基化產(chǎn)物由不同分子量的同分異構(gòu)體構(gòu)成，成分較為復(fù)雜，圖2（a）、（b）分別給出了典型烷基化產(chǎn)物己基苊和辛基苊產(chǎn)物的氣相分析結(jié)果。通過GC-MS 對(duì)產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定性分析，根據(jù)分離組分的質(zhì)荷比（m/z）可得知，苊和己烯的烷基化產(chǎn)物主要為單己基苊（238）、二己基苊（322）、三己基苊（406）和四己基苊（490）；苊和辛烯的烷基化產(chǎn)物主要為單辛基苊（266）、二辛基苊（378）、三辛基苊（490）和四辛基苊（602），不同分子量的烷基苊的出峰時(shí)間沒有重疊，可較準(zhǔn)確地檢測(cè)分析其產(chǎn)物分布。由于烷基化產(chǎn)物組成比較復(fù)雜，且同分異構(gòu)體的沸點(diǎn)非常接近，分離成單一組分非常困難，同時(shí)由于潤(rùn)滑基礎(chǔ)油本身就是多組分的混合物，因此文中后續(xù)的研究沒有對(duì)烷基化產(chǎn)物進(jìn)行分離。

圖2 己基苊（a）和辛基苊（b）的氣相譜圖Fig.2 Gas chromatogram of the hexylacenaphthene(a)and octylacenaphthene(b)

苊與α-烯烴的烷基化反應(yīng)是一種串聯(lián)反應(yīng)，調(diào)控苊烯的比例會(huì)改變烷基苊結(jié)構(gòu)中烷基側(cè)鏈的數(shù)目，控制產(chǎn)物分布。本文通過調(diào)整烯烴的滴加時(shí)間來控制烯烴和苊的比例，得到系列烯苊比對(duì)烷基苊產(chǎn)物分布的影響。如圖3 所示，當(dāng)烯苊比大于2 時(shí)，苊的轉(zhuǎn)化率接近100%，隨著烯苊比的增加，促使反應(yīng)過程中生成的單烷基苊產(chǎn)物進(jìn)一步發(fā)生烷基化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二烷基苊和多烷基苊，導(dǎo)致單烷基苊的選擇性逐漸降低而二烷基苊和多烷基苊的選擇性呈增加趨勢(shì)。

圖3 不同烯苊比對(duì)產(chǎn)物分布的影響Fig.3 Effect of different ratio of olefins to acenaphthene on product distribution

由于烷基苊結(jié)構(gòu)中烷基側(cè)鏈的數(shù)目（即苊的烷基化程度）和長(zhǎng)度對(duì)其產(chǎn)物的基本性質(zhì)有很大的影響，因此在烯苊比為2 和3 的條件下合成系列己基苊和辛基苊的產(chǎn)物，研究了其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。表1 列出了最終獲得的四種樣品的產(chǎn)物分布，其中己基苊-2 的主要產(chǎn)物是二己基苊，占54.50%；己基苊-3 的主要產(chǎn)物是三己基苊，占58.37%；辛基苊-2 的主要產(chǎn)物是二辛基苊，占46.27%；辛基苊-3的主要產(chǎn)物是三辛基苊，占50.51%。

表1 己基苊和辛基苊的產(chǎn)物分布Table 1 Product distribution of hexylacenaphthene and octylacenaphthene

對(duì)反應(yīng)后的催化劑進(jìn)行分離，并評(píng)價(jià)了催化劑循環(huán)利用性能。在苊與1-己烯的烷基化反應(yīng)中，離子液體三次循環(huán)利用性能表明苊的轉(zhuǎn)化率隨著利用次數(shù)的增加而降低，苊的轉(zhuǎn)化率從97%依次降低到95%和76%。對(duì)烷基化反應(yīng)前后的離子液體進(jìn)行酸性表征，如圖4 所示，新鮮離子液體在波數(shù)為2335 cm-1的特征峰在反應(yīng)后發(fā)生紅移（波數(shù)為2332 cm-1），表明反應(yīng)后離子液體的酸強(qiáng)度減弱[9]。離子液體對(duì)水分較為敏感，反應(yīng)溶劑中痕量的水對(duì)離子液體中形成的絡(luò)合鋁陰離子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致反應(yīng)后離子液體的酸強(qiáng)度減弱，從而引起催化活性下降。

圖4 反應(yīng)前后離子液體的乙腈探針紅外吸收譜圖Fig.4 FT-IR absorption spectra with acetonitrile probe of ionic liquid before and after reaction

2.2 烷基苊基礎(chǔ)油的性能指標(biāo)

表2 總結(jié)了己基苊-2、己基苊-3、辛基苊-2 和辛基苊-3 的基本物化性質(zhì)。四種烷基苊產(chǎn)物在20℃的密度大于0.9000 g·cm-3，都具有較大的密度。在40℃下，己基苊-3的黏度為349.6 mm2·s-1，遠(yuǎn)高于己基苊-2 的171.9 mm2·s-1，辛基苊也顯示出了相同的趨勢(shì)。這歸因于當(dāng)烯苊比增加時(shí)，產(chǎn)物中多烷基苊產(chǎn)物的含量增加，分子間的相互作用力增大，分子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)變得困難，導(dǎo)致烷基苊的黏度增加。在100℃時(shí)，四種烷基苊樣品具有較高的黏度（10.1～19.5 mm2·s-1），因此可以稱之為高黏度潤(rùn)滑基礎(chǔ)油[23]。黏度指數(shù)是油品黏溫性能的重要指標(biāo)，其數(shù)值高低反映了油品黏溫性能的優(yōu)劣。己基苊-2和己基苊-3 的黏度指數(shù)為負(fù)值，表明黏溫性能較差。隨著側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加，辛基苊的黏度指數(shù)大于零，烷基化程度的增加會(huì)提高產(chǎn)物的黏度指數(shù)。芳環(huán)是一種剛性結(jié)構(gòu)，而烷烴是一種柔性結(jié)構(gòu)，當(dāng)分子結(jié)構(gòu)中烷烴的含量增加時(shí)，其分子隨溫度升高的線圈膨脹效應(yīng)更明顯，降低了其黏度隨溫度的變化速率，從而顯示出更好的黏溫性能[24-25]。

傾點(diǎn)是表征油品低溫流動(dòng)性的重要指標(biāo)。在烷基苊分子中分子量的增加使得分子間的范德華力增強(qiáng)，從而使得樣品更容易凝結(jié)[26]。因此如表2所示，己基苊-2（-18℃）＜己基苊-3（-16℃）；辛基苊-2（-23℃）＜辛基苊-3（-19℃），烯苊比的增加減弱了烷基苊產(chǎn)物的低溫流動(dòng)性。

閃點(diǎn)是油品蒸氣遇到點(diǎn)火，火焰蔓延到油品表面的最低溫度。由表2可知，當(dāng)烯苊比增加時(shí)，產(chǎn)物閃點(diǎn)也提高，如己基苊-3 的閃點(diǎn)（208℃）高于己基苊-2（201℃），這歸因于當(dāng)烷基苊的分子量增加時(shí)，分子之間的相互作用力加大，導(dǎo)致產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性提高。起始氧化溫度是油品發(fā)生氧化變質(zhì)的最低溫度。己基苊-2、己基苊-3、辛基苊-2 和辛基苊-3的起始氧化溫度都高于190℃，具有相接近的初始氧化溫度。這是因?yàn)橥榛弥械能铆h(huán)的π-共軛離域電子可以捕獲含氧基團(tuán)，從而阻止烷基側(cè)鏈的氧化[3]。

苯胺點(diǎn)是樣品與等體積苯胺互溶的最低溫度，是表征樣品與強(qiáng)極性物質(zhì)兼容性的重要指標(biāo)。由表2 得出，烷基苊產(chǎn)物的苯胺點(diǎn)隨著側(cè)鏈長(zhǎng)度和烷基個(gè)數(shù)的增加而增加，表明它們的極性呈下降趨勢(shì)。苊環(huán)是一種極性結(jié)構(gòu)，烷基苊產(chǎn)物的極性與其結(jié)構(gòu)中苊環(huán)的含量有極大關(guān)系，當(dāng)苊環(huán)含量逐漸降低時(shí)，產(chǎn)物的極性減小，從而苯胺點(diǎn)逐漸升高[27]。

表2 烷基苊產(chǎn)物的基本物化性質(zhì)Table 2 Physicochemical properties of alkylated acenaphthenes

最后，通過測(cè)試油滴與鋼盤的接觸角評(píng)估在鋼盤表面的潤(rùn)濕性。由圖5 可知，己基苊-2、己基苊-3、辛基苊-2 和辛基苊-3 有相近的接觸角,分別為17.0°、16.2°、11.5°和13.2°，表明烷基側(cè)鏈的個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度對(duì)它們的接觸角影響較小[23]。

圖5 己基苊-2（a）、己基苊-3（b）、辛基苊-2（c）和辛基苊-3（d）在鋼盤上的接觸角Fig.5 Contact angle of hexylacenaphthene-2(a),hexylacenaphthene-3(b),octylacenaphthene-2(c)and octylacenaphthene-3(d)on steel disc

2.3 流變性能

2.4 摩擦學(xué)性能

圖6 剪切黏度隨剪切速率的變化Fig.6 Shear viscosity versus shear rate

潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)和磨損體積是評(píng)估油品潤(rùn)滑性能的重要指標(biāo)，本文用SRV-V 摩擦磨損測(cè)試儀評(píng)估了環(huán)烷基油N4010和四種烷基苊樣品在常溫下的摩擦學(xué)性能。圖7 列出了五種樣品在100 N（a）、200 N（b）、300 N（c）載荷下的摩擦曲線和它們的平均摩擦系數(shù)（d）。當(dāng)載荷為100 N 時(shí)，五個(gè)油品的摩擦曲線都比較穩(wěn)定，但N4010 的平均摩擦系數(shù)（0.141）明顯高于四個(gè)烷基苊樣品的摩擦系數(shù)；當(dāng)載荷增加到200 N 時(shí)，只有己基苊-3 的摩擦曲線能保持平穩(wěn)，其他油品的摩擦系數(shù)開始升高并出現(xiàn)波動(dòng)，并且N4010的摩擦系數(shù)波動(dòng)最大，因此N4010的平均摩擦系數(shù)仍然是五個(gè)樣品中最大的；載荷繼續(xù)增加至300 N時(shí)，N4010的摩擦系數(shù)在70 s時(shí)突然增加到0.6，而四種烷基苊油品的摩擦系數(shù)雖升高但是其波動(dòng)范圍相對(duì)較小。上述結(jié)果表明，烷基苊油品表現(xiàn)出比N4010 更低和更穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，并且苊烷基化程度的增加有利于提高烷基苊產(chǎn)物的抗摩擦性能。

圖7 在100 N（a）、200 N（b）和300 N（c）載荷下的摩擦曲線和平均摩擦系數(shù)（d）Fig.7 Friction curves under the load of 100 N(a),200 N(b)and 300 N(c)and average friction coefficient(d)

圖8 總結(jié)了五種油品潤(rùn)滑后的鋼盤的磨損體積，圖9～圖11分別為N4010、己基苊-2、己基苊-3潤(rùn)滑的鋼盤的3D 白光圖和磨痕輪廓圖。當(dāng)載荷為100 N 時(shí)，五種樣品潤(rùn)滑后的鋼盤沒有出現(xiàn)明顯磨痕，因此都具有較小的磨損體積；當(dāng)載荷增加到200 N 時(shí)，N4010 潤(rùn)滑的鋼盤出現(xiàn)了較深的犁溝，最深處深度為6.94 μm。對(duì)于己基苊-2 和己基苊-3 的樣品，鋼盤也開始出現(xiàn)了磨痕，己基苊-2的磨痕較大，其寬度和深度分別為0.46 mm 和3.13 μm，己基苊-3磨痕較小，其寬度和深度分別為0.22 mm 和1.81 μm，因此烷基苊表現(xiàn)出比N4010低的磨損體積。繼續(xù)加載到300 N 時(shí)，N4010 潤(rùn)滑的鋼盤經(jīng)歷了嚴(yán)重的磨損并有較深的凹槽，形成了最大的磨痕，其寬度和深度分別為0.73 mm 和7.61 μm，雖然己基苊-2 和己基苊-3 潤(rùn)滑后的鋼盤的磨損程度變得嚴(yán)重，但其磨痕遠(yuǎn)小于N4010，最終N4010 的磨損體積達(dá)到20.7×10-4mm3，而己基苊-2 和己基苊-3 的磨損體積只有13.8×10-4mm3和6.2×10-4mm3。通過磨損體積可以看出，辛基苊也具有相同的趨勢(shì)。因此相比于N4010，烷基苊有更好的抗摩擦性能，并且苊烷基化程度的增加有利于提高烷基苊的抗載荷能力。

圖8 鋼盤的磨損體積Fig.8 Wear volume of steel disc

圖9 N4010潤(rùn)滑的鋼盤的3D白光圖和磨痕輪廓圖Fig.9 3D images and profiles of wear scar of steel discs lubricated by N4010(a)100 N;(b)200 N;(c)300 N

圖11 己基苊-3潤(rùn)滑的鋼盤的3D白光圖和磨痕輪廓圖Fig.11 3D images and profiles of wear scar of steel discs lubricated by hexylacenaphthene-3(a)100 N;(b)200 N;(c)300 N

烷基苊包含苊環(huán)，其芳香結(jié)構(gòu)中的π-π 共軛作用有利于烷基苊分子更有序地排布在鋼盤表面，從而形成更穩(wěn)定的潤(rùn)滑膜[3,32-33]，因此在所有載荷下，無論是己基苊還是辛基苊都表現(xiàn)出比N4010更好的潤(rùn)滑性能。而烷基苊的烷基側(cè)鏈數(shù)目會(huì)影響其分子在鋼盤上的堆積方式，形成影響摩擦學(xué)性能的堆積狀態(tài)。在烷基苊中，極性苊環(huán)吸附在鋼盤上有利于提高抗載荷能力，烷基側(cè)鏈與其他分子的相互作用有利于提供阻尼和減少摩擦，增加烷基側(cè)鏈的數(shù)目將會(huì)增強(qiáng)分子間作用力，因此，隨著苊烷基化程度的提高，烷基苊表現(xiàn)出更好的抗載荷能力和摩擦性能[34-35]。

圖10 己基苊-2潤(rùn)滑的鋼盤的3D白光圖和磨痕輪廓圖Fig.10 3D images and profiles of wear scar of steel discs lubricated by hexylacenaphthene-2(a)100 N;(b)200 N;(c)300 N

3 結(jié) 論

本文采用可來源于煤化工過程的苊和1-己烯或1-辛烯為原料，以離子液體（[Et3NH][Al2Cl7]）為催化劑通過烷基化反應(yīng)合成了系列烷基化產(chǎn)物，得出如下結(jié)論。

（1）起始原料中苊和烯烴的摩爾比對(duì)合成產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)具有顯著影響，獲得的產(chǎn)物為烷基化程度不同的烷基苊，在烯（己烯或辛烯）和苊比為2和3時(shí)合成了四種產(chǎn)物分布不同的烷基化油品。

（2）苊烷基化產(chǎn)物隨側(cè)鏈碳數(shù)和烷基化程度的增加，獲得油品的運(yùn)動(dòng)黏度、苯胺點(diǎn)、閃點(diǎn)和氧化安定性增加，可通過控制側(cè)鏈的分子結(jié)構(gòu)獲得高黏度的潤(rùn)滑基礎(chǔ)油。

（3）與環(huán)烷基油N4010（礦物油）相比，烷基苊油品中苊環(huán)的π-π 共軛作用以及高的黏度使其具有良好的減摩和抗磨性能；苊的烷基化程度增加提高了分子間的相互作用力，烷基化程度高的油品具有更好的抗載荷和潤(rùn)滑性能，對(duì)擴(kuò)充應(yīng)用在重載設(shè)備的潤(rùn)滑基礎(chǔ)油的選擇具有一定價(jià)值。