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随着环保意识的加强,全机械化工业的普及,以及机器部件工况环境越来越苛刻,对高性能与环境相容性性更好的润滑油的开发成为必然,然而矿物基润滑油仍占90%以上的市场份额。非食用油如棉籽油、餐饮废油等是生物润滑油的重要原料来源,但由于天然油脂的结构缺陷并不能直接作为润滑油使用,因而需进行化学改性研究。另外为避免改性过程废水,废气、废物(副产物)的产生,需开发高活性与高选择性的催化剂进行高效绿色合成。因此论文开发了脂肪酶与离子液体用于以植物油为原料改性合成高性能的多元醇酯与支链生物润滑油。无溶剂体系下,Candidasp.99-125脂肪酶粉催化壬酸与三羟甲基丙烷反应生成多元醇酯润滑油基础油最优反应条件:底物多元醇与壬酸摩尔比为1:3.3,脂肪酶粉用量为底物14 wt%,在5 0℃温控条件下,机械搅拌转速为150 rpm,体系水活度控制在15时,反应96h时三羟甲基丙烷三壬酯积累量最高达85%,脂肪酸转化率达到96%。在5 L鼓泡式酶反应器中脂肪酶连续四个批次实验,脂肪酸转化率大于96%,三酯积累量大于84%。得到的多元醇酯倾点为-56℃,粘度指数为145,闪点为276℃;产品展示出极佳的抗低温能力、粘温性能与热-氧化稳定性。添加到矿物基润滑油中进行摩擦试验,显示出优异的润滑性能,100%的三羟甲基丙烷三壬酯平均摩擦系数最小为0.099,磨斑直径为221.5 μm。通过酶法环氧化、开环与进一步开环羟基的酯化反应对植物油衍生物油酸进行改性,是一种有效的由不饱和脂肪酸改性获得高性能生物润滑油策略。筛选出的离子液体[HMIm][PF6]是首次用于不饱和脂肪酸改性合成生物润滑油的催化剂,与已报道的各种无机酸(硫酸)与固体酸(Amberlyst 15等)催化剂相比,经过4次循环后[HMIm][PF6]催化活性(反应转化率>83.32%和选择性>84.71%)保持较高的稳定性。随着开环羟基与不同链长脂肪酸的酯化反应,相应生物润滑油表现出一定规律的润滑油性能。较长的链长会增加粘度、粘度指数和闪点,但会牺牲倾点和氧化稳定性,辛酸和癸酸改性后的润滑油表现出最优的低倾点特性(-69.5与<-70℃)。改性获得的生物润滑油的摩擦系数(COF)在0.09-0.12之间,磨斑直径(WSD)在182-226 μm之间,润滑性能优异。最后以餐饮废油为原料绿色生产低倾点支链生物润滑油。利用Candidasp 99-125脂肪酶对废食用油进行水解,尿素络合浓缩不饱和脂肪酸(UFAs)含量达98.04%。随后固定化脂肪酶(Novozym435)催化UFAs与2-乙基己醇酯化反应直接生成新的支链酯,后者通过酶法环氧化反应进一步环氧化。最后用廉价的亲核试剂辛酸,在离子液体[HMIm][PF6]的催化下攻击环氧基,得到了辛基化支链生物润滑油。同时,对[HMIm]PF6]进行了三次循环利用,反应转化率仍为81.22%,选择性为82.10%。所得的辛基化支链生物润滑剂具有良好的润滑性能,如低倾点-61℃、高粘度指数149、高热氧化稳定性(起始温度326.35℃、氧化起始温度312.06℃)。HRFF结果表明,其润滑性能(COF为0.089,WSD为203 μm)明显优于相同粘度的矿物基润滑油。