使用油類作為機械的潤滑劑廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，但由于應(yīng)用條件不同，對油的要求也不一樣。潤滑油所用的基礎(chǔ)油均是煉油時的一段餾分，性質(zhì)差異不大。為了改變油品性質(zhì)適用不同使用環(huán)境，人們開發(fā)使用了：許多不同的添加劑：在眾多的添加劑中，表面活性劑占主導(dǎo)地位。下面是常用表面活性劑。
磺酸鹽、烷基酚磺酸鹽、水楊酸鹽、硫代磷酸鹽；丁二酰亞胺、烷基酰胺、丁二酸酯；烷基硫代磷酸鋅鹽、烷基磷酸酯胺、磷酸酯有機硼加成物；脂肪酸及其皂類、氯化石蠟、磷酸酯、油酸酯；有機雜環(huán)化合物、山梨醇單月桂酸酯等。
在此，為了清楚地看到各種不同的表面活性劑在潤滑油中所起的作用，分別討論潤滑油所需添加劑及添加劑在油中的作用機理。
1清凈分散劑
清凈劑主要功能是減少活塞運動中產(chǎn)生的積炭，使用的藥劑有：
磺酸鹽、烷基酚磺酸鹽、烷基酚鹽、烷基水楊酸鹽、環(huán)烷酸鹽等。
它們的作用機理有以下幾個方面：
①有些表面活性劑溶液屬于強堿弱酸鹽，它們能中和燃燒時形成的酸性化合物，阻止它們進一步氧化縮合，減少腐蝕作用。
②洗滌燃燒時形成的膠質(zhì)和積炭，并將它們分散成微小顆粒。
③由于表面活性劑濃度達到一定值后可以形成膠束，它對油中極性化合物有增溶作用。
目前國內(nèi)外使用的商業(yè)產(chǎn)品有數(shù)百個品種，其中磺酸鹽最多，有鈣、鎂、鋇及鈉鹽。按中和程度不同，又分為高堿、低堿和中堿值磺酸鹽。其次為烷基酚鹽和水楊酸鹽等，但多數(shù)是二價金屬鹽。除以上金屬鹽外，無金屬分散劑在某些場合下對灰分等有特殊的分散效果，使用較多的是丁二酰亞胺及其衍生物與胺類。其中有：單、雙和多聚異丁烯丁二酰亞胺，丁二酸酯，苯胺等。
分散劑和清凈劑沒有太大送別，只是油性強一些，可使油中極性化合物極性明顯減弱，阻止它們之間的接觸、聚集而達到分散作用。
2潤滑油性能穩(wěn)定劑
潤滑油作用于機械磨擦環(huán)境，處在高溫與高壓環(huán)境，性能會受到影響。為提高其安定性使用了不同的添加劑，主要有抗氧抗腐劑、金屬減活劑、抗乳化劑、抗泡劑等。
A． 抗氧抗腐劑
氧化是油品在使用時的有害反應(yīng)，它不但促使油品變質(zhì)，而且產(chǎn)生的酸性化合物對設(shè)備還有腐蝕作用。最早使用的抗腐劑為二烷氧基二硫代磷酸鋅，為了減少磷的含量，又開發(fā)了二烷氧基二硫代氨基甲酸鋅。
抗氧劑的作用機理是它的活性基團可以捕捉過氧化游離基 (RO2)，其示意式為：
而后者自由基之間可能反應(yīng)為一般化合物，或者后者自由基與油品中RO2-作用也形成一般化合物，這樣起到抗氧化作用。由于使用環(huán)境不同，對添加劑的要求也不同，二烷氧基二硫代磷酸酯在合成時，可選用不同的醇作原料而得到性能不同的同系物。
含氮的雜環(huán)化合物也有防腐作用，如苯并三氮唑及其衍生物。它的防腐機理是在金屬表面形成一強力作用的覆蓋膜，從而保護金屬不受腐蝕。可見，能阻止氧化反應(yīng)，并能在金屬表面成膜的化合物具有良好的防腐性。這種表面膜不但能夠防腐，而且可以減緩金屬的催化活性，使金屬不易成為離子，使油品氧化速率大為降低。
B．抗乳化劑
由于潤滑油在使用過程中會受到水的污染，形成乳狀液，因而降低油品性能，嚴重時會損壞機械。加入抗乳化劑后，可使油水分離速度加快，不至于形成乳狀液。抗乳化劑也是表面活性劑，吸附在油水界面，破壞乳化劑的親水親油平衡，改變液膜的穩(wěn)定性，使乳狀液不易形成或使已形成的乳狀液穩(wěn)定性降低，產(chǎn)生油水分離。 ，
破乳劑能把原來乳狀液滴薄膜中活性劑頂替，并形成強度低的界面膜，所生成的乳狀液不穩(wěn)定。用于破乳或抗乳化的表面活性劑不是太多，主要是環(huán)氧乙烷及環(huán)氧丙烷的共聚物，某些非離子型表面活性劑也可作為抗乳化劑，如蓖麻油聚氧乙烯醚等。破乳和抗乳的基本作用與乳化正好相反，所使用的表面活性劑要有活性，能在界面上排列，但是，形成的膜排列不緊密，膜強度低，即乳狀液應(yīng)有不穩(wěn)定的界面膜。研究抗乳化效果仍應(yīng)從表面活性劑的結(jié)構(gòu)去考慮，得到有支鏈在界面上排列不緊密的活性劑。
B． 抗泡劑
潤滑系統(tǒng)在多數(shù)情況下不是完全密封的，有可能進入空氣，在潤滑系統(tǒng)的高速旋轉(zhuǎn)過程甲嚴生氣凇，彤戚氣阻研況域鹼況哥現(xiàn)象，引起磨擦事故。抗泡劑是抑制氣泡的形成，或使已形成的氣泡立即破裂的添加劑。潤滑油起泡的原因是因為其中含有表面活性劑類的添加劑，能降低潤滑油與空氣問的表面張力，以至于油品包裹空氣而形成氣泡。
抗泡劑應(yīng)具有如下性質(zhì)：在被抗泡體系中不溶解或溶解度很小，在泡沫表面有較好的擴展性，在擴展過程中促進泡沫的排液作用，使界面膜變薄而破裂；抗泡劑應(yīng)有比原來油中的活性物質(zhì)更高的界面活性，可頂替原來活性物在界面上的吸附，但它本身形成界面膜的強度較差。
抗泡劑的作用機理和起泡有相似之處，但應(yīng)起相反作用。首先能降低界面張力，這種特性使形成的膜局部界面張力變低，其余部分仍保持較高的界面張力，使膜受力不均勻而破裂。抗泡劑是有界面活性的物質(zhì)，易于在界面膜上擴張，抗泡劑的擴張使界面膜變薄，以至于最后破裂。另外，抗泡劑在界面上能夠增加界面膜的滲透性，這使得已形成的氣泡易于聚并，由小氣泡變成大氣泡而加速泡沫的合并，最后導(dǎo)致泡沫的破裂。
抗泡劑也是表面活性劑，因此，有很高的選擇性。在不同的體系中表面作用可能是不同的，有些甚至可以起到發(fā)泡作用。在潤滑油體系中最常用的抗泡劑是二甲基硅油。近年來開發(fā)的高分子量聚酯非硅抗泡劑也有其特點。
硅油是無味的有機液體，其分子結(jié)構(gòu)如下：
它具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，凝固點低，揮發(fā)性小，在很少的用量下有很好的效果。在分子結(jié)構(gòu)中，R為烷基。隨著R基的增長，表面張力增大，作用力變小。通常用做抗泡劑的R．為甲基，部分三氟丙基取代物也有很好的抗泡效果。
抗泡劑一般以膠束狀分散在潤滑油中，分散的體系起不到抗泡作用。為了取得更佳的效果，可以將兩種或多種硅油混合起來使用b在油中，硅油分散的顆粒直徑愈小愈好。為了達到這一目的，有時先將硅油用油溶劑溶解，然后在攪拌下加入潤滑油中，以形成顆粒較小的分散體系。硅油粒子的直徑在lOμm以下，在3μm以下效果更好。另外，也可用其他方法達到分散的目的，如高溫高速攪拌混合，膠體磨分散，預(yù)分散等。為了提高其作用效果還可與其他表面活性劑混合使用，如高級醇酯、有機胺等。
硅油具有調(diào)和性差，在酸性介質(zhì)中不穩(wěn)定等缺點。而丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物則沒有以上缺點。這類化合物主鏈是親油的，而側(cè)鏈是親水的，對粘度較高的重質(zhì)餾分油有很高的抗泡性。
3潤滑油性能增進劑
A．載荷添加劑
潤滑油的主要作用是減少磨損。，防止磨擦燒結(jié)，我們把能增加這種效果的添加劑稱為載荷添加劑。為了減少磨擦，加入添加劑以增加其油性——在固體表面的附著性。添加劑主要是表面活性劑，如：長鏈脂肪酸及酯、醇、胺等；有機硫化物、鹵化物等。
作用機理主要是：
①半流體潤滑區(qū)：在固體表面形成潤滑油吸附膜；減少金屬的直接接觸。②與金屬表面反應(yīng)生成有機化學(xué)反應(yīng)膜：由于金屬特別是鐵質(zhì)金屬表面普遍都是氧化物，這些氧化物本身就有很強的極性，它可與表面活性劑的極性基團發(fā)生締合而形成極性基朝里，非極性基朝外的有機膜，使金屬之間無法直接接觸產(chǎn)生磨擦。化學(xué)反應(yīng)膜不同于化學(xué)吸附，它在高溫作用下與金屬反應(yīng)生成新的金屬化合物，形成牢固的表面膜。在某些苛刻的條件下，磨擦面上難以形成半流體膜及有機化學(xué)反應(yīng)膜，只能由分子層來隔離金屬，即極壓膜機理。此類表面活性劑主要是有機硫化合物、氯化物、磷化物及有機金屬化合物。它們在高溫下先分解，再和金屬或金屬表面氧化物形成氯化物、磷化物等，它們在表面起到潤滑作用。
有機金屬化合物主要是Pb、zn、Sb等金屬的脂肪酸鹽、二烷基二硫代磷酸鹽、二烷基二硫代氨基甲酸鹽等。它們在金屬表面和鐵鋁等發(fā)生轉(zhuǎn)換，形成陽離子膜或硫化物等，起到潤滑作用。
B．流動性能改進劑
潤滑油在不同條件下，所需粘度是不同的。除改變基礎(chǔ)油外，添加劑也是改變流動性的途徑。改變流動性能包括兩個方面：增粘和降凝。
①增粘劑是油溶性高分子化合物，主要有：聚甲基丙烯酸酯、乙烯／丙烯共聚物、氯化苯乙烯／雙烯共聚物、聚異丁烯、苯乙烯聚酯、聚正丁基乙烯基醚等。
這些化合物增粘機理主要是它們在油中以分子團狀存在，在不同條件下有不同溶解性，它們相互作用以及與油的作用提高了油相的粘度。
②降凝劑主要有：烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、聚a一烯烴等。降凝劑的作用機理是通過在蠟結(jié)晶表面的吸附或與其共晶的作用，改變晶核的形成，防止蠟晶形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而凝固。
3金屬保護劑
金屬與空氣接觸時極易發(fā)生氧化而生銹，特別是在磨擦發(fā)熱的情況下，氧化反應(yīng)速度更快。防銹劑的作用是保護金屬不被氧化，主要有：
烷基磺酸鹽、石油磺酸鹽，烷基羧酸、烷基羧酸鹽及其衍生物，酯類，有機磷酸及其鹽類，胺鹽、胺及其衍生物和雜環(huán)化合物。
金屬被腐蝕是因為以下原因：①金屬表面熱力學(xué)不穩(wěn)定：金屬表面和氧、二氧化碳等接觸，有自由能降低的趨勢。②金屬的電化學(xué)腐蝕：金屬的不均勻性或接觸的物質(zhì)不均勻會形成電位差，使金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而腐蝕。③大氣銹蝕機理：如鋼鐵表面與空氣、水分及其他雜質(zhì)接觸，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氧化物、氫氧化物等，成為銹蝕。為了防止銹蝕，：除改變金屬的成分外，在金屬表面形成覆蓋膜也是一種有效的措施。
表面覆蓋膜能防止水、空氣等腐蝕介質(zhì)與金屬接觸，鈍化腐蝕電極，阻止金屬的腐蝕。防銹劑通常是和金屬有強吸附的表面活．性小的試劑，它的主要作用機理是：
①防銹劑分子在金屬表面形成保護膜：金屬表面有很高的自由能，吸附防銹劑后，表面自由能大大降低，而不易參與銹蝕反應(yīng)。防銹劑在表面上的吸附有物理吸附和化學(xué)吸附，強的化學(xué)吸附可與金屬形成鹽。防銹劑在金屬表面的吸附一般是多層的，第一層為化學(xué)吸附，以上各層為物理吸附。
②防銹劑對水和酸等極性物質(zhì)的增溶作用：水或酸會與防銹劑作用，形成膠柬，降低其腐蝕能力。防銹劑對金屬表面的水有置換作用。
③防銹劑對水有置換作用和脫水性。在金屬加工過程中，其表面布滿了水滴和水膜，要保護金屬表面，首先應(yīng)將水膜置換掉。防銹劑是表面活性劑，分子一端具有很強的極性，能使金屬表面能降低而將金屬表面的水置換掉。
使用防銹劑的例子很多，不但在潤滑油中有防銹劑，而且在切削油、脫漆劑中也有防銹劑。最常用的防銹劑之一是石油磺酸鈉，它不但有很高的表面活性，而且有很好的油溶性，和金屬表面有強的親和性。
