生物柴油組分的潤滑性能及其在鐵表面吸附行為模擬探究.pdf

1、越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)要求降低柴油中的硫含量。加氫精制脫硫時(shí)柴油中的極性潤滑物質(zhì)很容易被脫除，導(dǎo)致柴油的潤滑性變差。因此尋求合適的添加劑以改善低硫柴油的潤滑性成為必要。生物柴油是飽和/不飽和脂肪酸酯的多元混合物，具有優(yōu)良的潤滑性能。本文為了更好地理解脂肪酸酯作為低硫柴油潤滑添加劑時(shí)的工作機(jī)理及影響因素，在四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了不同酯類化合物的潤滑性能試驗(yàn)；采用Materials Studio軟件模擬不同酯類在鐵表面的吸附行為，探討脂肪

2、酸甲酯碳鏈長度、碳碳雙鍵個(gè)數(shù)和極性羥基對(duì)其潤滑性能的影響。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)將肉豆蔻酸甲酯(C14:0)、棕櫚酸甲酯(C16:0)、硬脂酸甲酯(C18:0)、油酸甲酯(C18:1)、亞油酸甲酯(C18:2)、亞麻酸甲酯(C18:3)、蓖麻油酸甲酯(C18:1 OH)、蓖麻油生物柴油和大豆油生物柴油分別按照1.0％、2.0%、3.0%和5.0%的體積分?jǐn)?shù)添加到低硫柴油中，在四球機(jī)上進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明生物

3、柴油和各脂肪酸甲酯均能使試球磨斑直徑減小，且添加比例越大，潤滑效果越明顯。生物柴油對(duì)低硫柴油的潤滑改善效果均比脂肪酸甲酯單質(zhì)好。對(duì)于飽和脂肪酸甲酯，其潤滑改善效果為 C18:0>C16:0>C14:0，即碳鏈長度越長，其潤滑性能越好。對(duì)于C18系列脂肪酸甲酯，潤滑改善效果為C18:1 OH>C18:3>C18:2> C18:1> C18:0，即C=C雙鍵個(gè)數(shù)越多，潤滑性能越好，且含羥基-OH的脂肪酸甲酯潤滑性能更優(yōu)。
　　(2)利

4、用Materials Studio軟件模擬C14:0分子體系在不同鐵表面Fe(100)、Fe(110)和 Fe(111)上的吸附行為，依據(jù)單位面積吸附能大小確定Fe(110)表面最有利于脂肪酸甲酯分子吸附。
　　(3)對(duì)飽和脂肪酸甲酯C14:0、C16:0和C18:0在Fe(110)表面的吸附行為分別進(jìn)行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬。蒙特卡洛模擬表明，碳鏈長度的增加可以有效增加單分子在鐵表面的吸附能。分子動(dòng)力學(xué)

5、模擬表明，各飽和脂肪酸甲酯分子體系與鐵表面的吸附能相近；但隨著碳鏈長度增加，吸附膜內(nèi)聚能中的范德華能量項(xiàng)的增加，吸附膜的穩(wěn)定性和致密性增加，與長碳鏈脂肪酸甲酯更能有效改善低硫柴油潤滑性能的結(jié)論相一致。
　　(4)對(duì)不飽和脂肪酸甲酯C18:1、C18:2、C18:3和C18:1 OH在Fe(110)表面的吸附行為分別進(jìn)行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬。蒙特卡洛模擬表明，C18:1、C18:2和C18:3的單分子吸附