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润滑油特种添加剂之—硼(1)

2020-04-28 16:47:25

新技术新材料领域的日新月异,导致新名词不断地涌现,或是新物质的发现,或是原有物质的新功能被重新开发。润滑剂领域也不能例外,近些年能够见到的,各位同行对于纳米、陶瓷、极护、磁护等等,想必不会陌生。不才斗胆,对于各位或许留意或许在意的一些新说法和新东西,作粗浅的解读,肯定会是挂一漏万,瑕疵多多,各位行家请一定给予指正。

小题之所以称为“特种添加剂”,是因为在目前主流的润滑油产品和添加剂品种中,使用这些物质的概率相对小一些,在一般的润滑剂添加剂九大类分类中,如果不是有针对性的提及,也常常被人们忽略。“特种添加剂”之说法,只是本人因意而称之,它表达的某种含义,并不一定准确,仅仅就是一种称呼而已,各位同仁可以随自己的习惯,会意或是言传。

上世纪八、九十年代,在国内润滑剂之“七五”、“八五”攻关中,无机硼酸盐曾经被用于齿轮油和蜗轮蜗杆油的配方研发中,也取得了一定的效果,当时的茂名石化研究院和燕山石化(东方红炼油厂)研究所,对于无机硼酸盐(硼酸钙或偏硼酸钙以及它们的混合物)有过深入的研究,其极压性能是得到肯定的,有些遗憾的是,其水解稳定性不尽如人意,在有水甚至是微量的水存在时,很容易析出沉淀,从而限制了无机硼酸盐的应用范围。

我们知道,在元素周期表中,硼作为第二周期第三主族的元素,其在自然界中以含氧化合物的形式存在,如硼酸和各种硼酸盐,比如硼砂,就是十水合四硼酸钠。能与我们润滑行业有所联系的含硼的化合物有很多,比如上面提及的硼酸盐,三氟化硼曾经是聚α-烯烃不可或缺的催化剂,有着独特性质的硼化无灰分散剂,一类著名的固体润滑剂氮化硼,有机型汽车冷却液中的硼酸酯,全合成(液压)液中的硼酸酯添加剂等等,个人观点,人们对于含硼化合物在润滑领域尝试最多的,还是在极压性油品中作为极压抗磨剂使用的硼酸酯或其衍生物。

从化学的角度来解读,硼原子之外层电子结构是2s22p1,由于它的小原子半径(约0.9埃)和高电离能(第一电离势约0.83电子伏),它在与其它原子成键时倾向于形成共价键,从而多以外层原子轨道之sp2杂化成键,而另外一个p轨道为空(缺电子),因而形成以硼(B)原子为中心的三角形空间结构,如硼酸和三氟化硼。原子半径小、电离能高、外层原子轨道缺电子,决定了硼化学的独特性。

 

例如硼酸,虽可以表示为H3BO3,也可以表示为B(OH)3,实是一元弱酸,离解常数仅为Ka=6×10-10,其所显的酸性也是由于加合氢氧根离子而非给出质子:

 

B(OH)+ H2O 〔B(OH)4+H+

这也显示了硼酸的两性。


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