纳米润滑油和燃油添加剂的开发进

1   纳米润滑油添加剂     机械磨损是材料失效的三大原因之一，能源的1／3是消耗在克服摩擦方面，近80％的零件也是因为磨损而报废。我国每年由磨损导致的材料损失和能源浪费高达数十亿元，每年因磨损造成的综合损失达上千亿元。润滑油是降低磨损的有效手段，历来备受重视，作为提高润滑油品质的关键环节———润滑油添加剂的研究开发也因此成为世界各国关注的焦点。    美国Petron Plus公司推出纳米润滑油，纳米润滑油是改变了原润滑油分子结构的纯石油产品，运用纳米技术使原来的油分子变得非常微小，这种新的小油分子所针对的是金属表面，而不是润滑油本身，按一定比例加入原润滑油后，原润滑油仅作为载体将其带到金属表面而发挥奇特作用。由于纳米润滑油这些极微小的直径仅10纳米，带负极电荷的烃类分子和金属表面正电荷的相互吸附作用，它能完全充填金属表面的微孔，并形成单分子有机膜，这些成千上万如液态的小滚球能最大限度地减少金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固态添加剂相比，其极压可增大3~4倍，磨损面减少16倍。由于金属表面得到了处理，减少了摩擦磨损，能耗可大大减少，并使机械寿命成倍增长。目前Petron Plus纳米润滑油已在中国找到代理，并在沈阳、青岛等地应用推广。    据了解，在常规状态下，纳米铜颗粒在润滑油中稳定存在，但在摩擦过程中高温、高压的条件下，纳米铜颗粒会在摩擦表面产生沉积渗透等一系列物理化学变化，修复摩擦表面的凹处和细微裂纹，并形成高强度的合金保护膜，从而大大降低磨损。据介绍，有机-无机复合纳米铜添加剂具备"节能、抗磨、抗氧化"的功能，实验鉴定及行车试验显示，这种大小为2~7纳米的有机－无机复合铜颗粒可以平均降低磨损20％～50％。在SJ级汽油机油中加入1/1000的纳米铜润滑油节能抗磨添加剂后，摩擦系数可降低30％，磨损可降低34％，燃油经济性提高5％，平均油耗可降低1.44％至3.9％。    我国武汉博大科技集团技术中心开发了纳米铜润滑油添加剂，该技术采用液相还原法制备超细铜粉，再采用静电场分级工艺制备纳米铜（10nm~40nm），具有粒径可控制和成本低的特点。纳米铜的表面改性工艺克服了纳米铜在润滑油中的自憎现象，能均匀、稳定地分散在润滑油中并可防止纳米铜的二次积聚和沉淀。摩擦学实验表明，当铜粉的粒径小于50nm时，可较大幅度提高润滑油的最大无卡咬负荷。纳米铜作为一种无机润滑剂，对发动机无腐蚀性且对环境友好，为汽车发动机润滑油油升级换代提供了一种新型抗磨添加剂产品。内蒙古包头市新大漠应用化学公司、中科院兰州化学所和北京化工大学合作，推出重负荷纳米改性润滑也通过鉴定，据称所研制的含有纳米分子的润滑油添加剂，其性能优于传统的高性能润滑油。    由中国石油润滑油研究开发中心和中科院共同研制开发，由中国石油实施产业化应用的"新元素"系列润滑油即将上市。据介绍，昆仑此次推出的"新元素"系列润滑油采用了有机-无机复合纳米铜添加剂。这一历时10年才研制成功的"纳米润滑油节能抗磨添加剂"，不仅解决了纳米材料在润滑油中的长期稳定分散难题，还通过有机大分子对纳米铜颗粒的处理，解决了长期难以解决的添加剂油溶性问题，同时拥有自主知识产权。    进口产品长期垄断国内高端润滑油添加剂市场的状况，有望随着我国纳米型抗磨润滑油添加剂的研发成功而改变，大连化学物理研究所与大连北润石油化工有限公司共同研究成功这项具有自主知识产权的新技术。由大连化物所与大连北润石油化工公司共同开发的这一添加剂新品，具有节省油品和润滑油，延长机械寿命，增强机械动力的特点；既克服了传统纳米颗粒不稳定的缺点，又避免了纯烃类化合物造成的粘壁和堵缸现象，具有超强耐磨和自修复等功效，适用于机械、交通工具、机电设备等多个领域。实验结果表明，这种新型润滑油添加剂无负载怠速运行节油率达10.4％，加载时节油率达1.7％；用于车用润滑油时汽车油耗可减少7.8％以上，机械磨损量可减少43％。    山东禹城市金驰霸纳米科技车用化学工业公司研制成功纳米金属抗磨剂，并投入产业化生产。该抗磨剂通过纳米粒子按顺序充嵌金属微孔形成物理渗镀膜，使其具有普通机件所不具备的特殊养护功效。将其加入汽车机油箱中，运行50公里后，将机油全部倒出，在禹城至北京的高速公路上无机油状态下连续运行30多个小时，安全行驶3000多公里，而车的发动机丝毫无损。

2   纳米燃油添加剂    一种维他省（Vita-Saving）纳米节油晶也在我国由北京时代祝强科技公司研制成功，并通过中国环境科学研究院、中国石化集团公司石油产品质量监督检验中心检测。此节油晶为固体小片状，堪称是液体添加剂的换代产品，100%的活性成分，使用该产品可有效地控制汽车耗油大的问题。据称，25升燃油只需加入一粒维他省纳米节油晶，就能使柴油和汽油充分燃烧，平均节省燃油10%左右。方正集团北大博雅科贸公司也在天津市推广应用命名为“NANO”的纳米燃油添加剂，据称这种燃油添加剂不仅可降低汽车尾气中有害物质的排放，而且对汽油、柴油发动机有一定的节油效果，已通过国家环保总局机动车排放监测中心和北京市环境保护监测中心检测。该添加剂采用液相纳米组装技术，将该产品按1：8000比例添加到燃油中，可改善燃油品质，达到节油、提高车辆动力性能，消除积碳、降低尾气排放的功能，特别对治理氮氧化物污染具有显著效果。加入燃油添加剂后，每升油的成本仅增加0.02元左右。  两种对提高稠油采收率和燃油节能环保研究项目—提高石油采收率的纳米有机金属活性复合物和燃油纳米催化添加剂，由山东油化化工科技有限公司研制成功，并通过新产品鉴定。纳米有机金属活性复合物利用模板法原理，在活性聚合物中导入具有催化活性和磁性的油溶性纳米金属复合物。经中石油和中石化两大公司的有关油田试用，效果显著：可使高粘、高凝原油即稠油的粘度至少降低到2％左右，且不粘管壁；提高稠油采收率约15％，并改善了原油品质；不含硫和氯，因此不对原油产生新的污染，有利于原油的炼制；对含原油的地层没有损害等。至今国内外真正将油溶性纳米金属复合物用于油田，提高稠油采收率的生产还未见报道。    目前，中石油的苏丹油田、委内瑞拉油田和我国的稠油开采都准备使用该产品。燃油纳米催化添加剂是上述复合物的复配物，在燃油氧化燃烧过程中形成的纳米金属颗粒的含量完全符合相关的国家标准，具有节能、环保、抗磨损以及缸体表面不积炭的优点。其节油性能经济南柴油机厂内燃机研究所发动机台架试验测试，柴油节油率达到3.2％～5.0％；其环保性能经山东省环保局环境测试中心对红旗、桑塔纳等轿车检测，加入该添加剂的汽车尾气中的一氧化碳的含量降低33％～62％，碳氢化合物降低56％～92％。据悉，山东省将率先在全省范围内推广使用该产品。在柴油里添加20％的水，再加入20％的添加剂，互不相溶的油和水奇迹般地充分溶合了。而且把这种掺水的柴油加入锅炉或车辆中使用，不仅热值和做功不变，而且更环保，更节油。由河南环发绿色燃料有限公司研制成功的"纳米级轻质燃油添加剂及制品"项目通过专家鉴定委员会的鉴定。经河南省节能监测中心和河南省环境监测中心站检测，纳米级柴油与国标柴油相比，节油率8.96％，锅炉排放烟尘浓度降低65％，二氧化硫浓度降低27.3％，氮氧化合物浓度降低54.7％；柴油车尾气排放净化率为42.1％，燃烧效率提高4％，而且燃烧后产生的残炭明显少于国标0号柴油，具有显著的经济效益和社会效益。    由Oxonica公司开发的藉助纳米技术的燃油添加剂Envirox，己被Stagecoach集团公司在英国7000辆汽车的车队应用。Envirox基于广泛应用于催化转化器中的氧化催化剂，但Oxonica采用纳米技术使其重新工程化，使其成为燃油催化剂。Stagecoach公司的试用表明，该添加剂可使燃油消耗节减5%，使汽车排放减少5%。

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