Synthesis of Lubricant Additives from Polyisobutylene Reclaimed from Inner Tube Waste: Characterization and Application in Automotive Engines
本研究展示了从回收废旧内胎橡胶中成功合成并表征聚异丁烯琥珀酰亚胺润滑油添加剂的过程，表明 2% 的浓度显著增强了汽车发动机油的抗氧化稳定性、分散性和粘度指数。
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每当汽车发动机运转时，它都依赖一层薄薄的油膜来防止其运动部件相互磨损。这种机油不仅仅是简单的润滑剂；它是一种经过精心设计的混合物，旨在承受极端高温、中和腐蚀性酸，并使微小的尘埃和烟炑颗粒保持悬浮状态，以免堵塞机械。为了执行这些任务，制造商会在基础油中加入特殊的化学化合物。这些添加剂起到了清洁剂和保护剂的作用，但它们通常是由新的、基于石油的化学品制成的。与此同时，世界正面临着大量的橡胶废弃物问题，特别是来自旧轮胎的废弃内胎。这些内胎由一种耐用的材料制成，不易腐烂或分解，通常最终进入垃圾填埋场并在那里堆积数十年。科学家们面临的挑战在于，如何找到一种将这种顽固废物转化为有用之物的方法，而不产生更多的污染。
伊拉克摩苏尔大学的一个研究小组通过将废旧内胎转化为高性能发动机添加剂，解决了这一问题。他们的工作重点是一种被称为聚异丁烯的特定类型橡胶，这是丁基橡胶内胎的主要成分。该团队开发了一种方法，利用一种常见的燃料溶剂——煤油，将橡胶从废料中溶解出来，而不是将其焚烧或掩埋。通过加热混合物并过滤掉不需要的炭黑和其他杂质，他们能够回收纯净的聚合物链。一旦回收，这种材料就会进行化学转化。首先，它与一种称为马来酸酐的化合物反应，生成一种中间物质。然后，将这种中间体与一种称为二乙烯三胺的化学物质混合。最后的反应生成了一种被称为聚异丁烯琥珀酰亚胺的新化合物，这种物质在石油工业中因其保持发动机清洁的能力而广为人知。
研究人员并不仅仅满足于制造出这种化学品；他们还必须证明其性能能够达到甚至超过商业添加剂。他们将新合成的添加剂分别以百分之一、百分之一点五和百分之二的比例加入到标准润滑油中。为了测试这种混合物，他们使其处于模拟发动机运转内部环境的严苛条件下。他们将油在金属条存在的情况下加热了七十二小时，以模拟正常驾驶过程中发生的氧化和酸形成过程。随后，他们测量了油对抗这些酸的能力，这一特性被称为总碱值。结果显示出一个明显的趋势：不含添加剂的油几乎立即失去了对抗酸的能力，在三天后降至极低水平。然而，含有百分之二添加剂的油保持了高得多的保护水平，证明了回收材料能有效中和燃烧产生的腐蚀性副产物。
除了对抗酸性之外，团队还检查了添加剂如何影响油的物理行为。他们测量了油在冷热温度下的粘度（即厚度）。优质的发动机油必须在发动机冷启动时足够粘稠以保护零件，但在发动机热运行时又不能变得过于粘稠而导致流动性变差。测试表明，添加了百分之二新添加剂的油在如此宽泛的温度范围内比其他样本能更好地保持其粘度。它还表现出更高的粘度指数，这意味着随着温度变化，其流动性保持得更加稳定。此外，该添加剂还提高了油保持固体污染物悬浮的能力。在一个简单的测试中，将一滴油滴在纸片上，含有百分之二添加剂的油扩散得更加均匀，这表明它成功地抓住了尘埃颗粒，而不是让它们沉淀成油泥。
该研究还考察了安全性及操作极限。研究人员测量了倾点（即油停止流动的温度）和闪点（即油蒸气可能着火的温度）。含有最高浓度回收添加剂的混合物具有最低的倾点，意味着它在寒冷天气下仍能保持流动性，以及最高的闪点，使其在高运行温度下更安全、更稳定。油的密度也随着新化合物的加入而略有增加，证实了添加剂已成功整合进混合物中。研究人员得出结论，从废旧内胎中回收聚异丁烯并将其转化为润滑添加剂是一个可行的过程。最终产品在百分之二的浓度下，生产出的发动机油比未经处理的油更具抗酸性、在高热下更稳定，并且在保持发动机清洁方面表现更好。这种方法为减少工业废物同时提高维持车辆运转的流体性能提供了一条切实可行的路径。
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