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为有效控制发动机有害排放物,改进炼油技术提升燃油品质已迫在眉睫。在当前加氢脱硫精炼柴油工艺中,大量的含硫、含氮等极性物质被脱除,导致低硫柴油的润滑性不足。因此,寻求合适的低硫柴油润滑剂已成为必然。本文选用肉豆蔻酸甲酯(C14)、棕榈酸甲酯(C16)、硬脂酸甲酯(C18)、油酸甲酯(C18:1)、亚麻油酸甲酯(C18:2)及蓖麻油酸甲酯(C18:1 OH)分别加入低硫柴油,在四球摩擦磨损试验机进行摩擦磨损润滑试验,应用Materials Studio软件模拟含酯燃油在铁表面的吸附行为,着重研究(1)脂肪酸酯浓度对低硫柴油润滑性能的影响、(2)脂肪酸酯碳链长度、C=C双键数目及极性基团-OH羟基在摩擦润滑中的作用机理和(3)混合脂肪酸酯在铁表面竞争性吸附机制。本文主要内容和结论如下:(1)低硫柴油中掺混1%、2%、3%和5%的不同脂肪酸酯在四球摩擦磨损试验机上的润滑性能结果表明,随着酯浓度增加,含酯燃油的润滑性能越好;基于Materials Studio软件的不同浓度肉豆蔻酸甲酯(C14)-正十四烷混合物分子体系在铁表面吸附模拟结果表明,吸附系统内的吸附能和内聚能随混合物分子体系中酯浓度增加而提升,但吸附能远大于内聚能。结合酯浓度改善低硫柴油的润滑摩擦试验结果,说明酯浓度增加显著增强了润滑油膜的吸附强度。(2)低硫柴油中含相同浓度不同酯的摩擦润滑试验结果表明,随着饱和酯碳链长度增加,或者相同碳链长度酯中C=C双键数目增多,或者含有极性基团-OH羟基,含酯低硫柴油改善润滑性能的效果逐步增强。应用Materials Studio软件模拟5%脂肪酸酯-正十四烷混合物分子体系在铁表面吸附的结果表明,各混合物分子体系的吸附能总体上较为接近,但内聚能随碳链长度、饱和程度和极性基团等因素变化而提高,显著增强油膜的稳定性和致密性。(3)应用Materials Studio软件进行脂肪酸酯单分子在铁表面蒙特卡洛吸附模拟。C14、C16与C18饱和酯随着碳链增长,其刚性吸附能均逐渐增加,分子变形能略有增加但数值较小,所以饱和酯在铁表面的吸附性能以刚性吸附能为主;C=C双键数目递增的C18、C18:1和C18:2的刚性吸附能和分子变形能变化趋势相反,但刚性吸附能数值变化远大于分子变形能,所以C18、C18:1和C18:2单分子在铁表面吸附性能也相近,说明C=C双键数目不是决定脂肪酸酯在铁表面吸附性能的主要因素;含-OH羟基极性基团的C18:1OH在铁表面的刚性吸附能显著增强,且其分子变形能比C18:1和C18:2大,所以其单分子在铁表面吸附能数值最大。(4)结合单分子蒙特卡洛吸附模拟结果,从脂肪酸酯碳链长度、C=C双键数目和-OH羟基极性基团三个维度探讨脂肪酸酯组合(C14/C16/C18、C18/C18:1/C18:2、C18/C18:2/C18:1OH)混合物分子体系在铁表面竞争性吸附机制。碳链长度逐渐增加的C14/C16/C18饱和酯混合物在铁表面吸附层的主要成分是C14,尽管长链酯的吸附能较大,但短链酯由于分子结构小而更易吸附在Fe表面;C=C双键数目递增的C18/C18:1/C18:2混合物在铁表面的吸附层主要成分是C18,因为碳链中的C=C双键使得酯分子不易变形,很难平行吸附于铁表面;C18/C18:2/C18:1OH混合物在铁表面吸附层的主要成分C18:1OH,这是由于C18:1OH的分子变形能比C18:1和C18:2大,更重要的是-OH羟基基团具有很大的极性,会优先吸附在铁表面。