張 樂，馬 靜，蘇 朔

（中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083）

聚α-烯烴（PAO）合成基礎(chǔ)油是由一種或多種線性α-烯烴在催化劑作用下進(jìn)行齊聚，并經(jīng)過蒸餾、加氫等工藝過程所獲得的氫化α-烯烴低聚體。低黏度PAO 的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成是較為規(guī)整的帶長側(cè)鏈的異構(gòu)烷烴，具有黏度指數(shù)高、傾點低、氧化安定性好、閃點高以及揮發(fā)度低等特性[1，2]，在航空航天、軍工等尖端領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，同時也是生產(chǎn)高級汽車、風(fēng)電、高鐵、智能制造等行業(yè)高檔潤滑油脂的重要原料[3]。伴隨著內(nèi)燃機和各種機械設(shè)備技術(shù)進(jìn)步對潤滑油性能提出日益嚴(yán)苛的要求，PAO 合成基礎(chǔ)油的應(yīng)用受到日益廣泛的重視，市場對PAO 的需求不斷增加。但受限于原料供應(yīng)、生產(chǎn)技術(shù)、環(huán)保等因素的制約，國內(nèi)低黏度PAO 目前仍主要依靠進(jìn)口。因此，近些年來，國內(nèi)在持續(xù)加強低黏度PAO 的研究工作。本文主要從催化劑體系、線性α-烯烴原料、制備工藝以及PAO 結(jié)構(gòu)性能關(guān)系這四個方面論述國內(nèi)低黏度PAO 的研究進(jìn)展情況，旨在為后續(xù)研究工作提供思路和參考。

1 制備低黏度PAO 的催化劑體系

1.1 BF3 催化劑體系

BF3與醇、水或羧酸等質(zhì)子供給體構(gòu)成的絡(luò)合物作為聚合反應(yīng)催化劑，因具有催化α-烯烴聚合轉(zhuǎn)化率高、選擇性好的特點，而備受人們青睞[4]。國外低黏度PAO 的生產(chǎn)80%以上使用BF3絡(luò)合物作為1-癸烯聚合反應(yīng)催化劑。

BF3絡(luò)合物催化α-烯烴的聚合反應(yīng)符合陽離子聚合機理[5]（見圖1），BF3絡(luò)合物提供H+實現(xiàn)α-烯烴鏈引發(fā)反應(yīng)形成碳正離子，再通過鏈增長、鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止三個過程生成多聚體。

圖1 α-烯烴陽離子聚合反應(yīng)機理[5]Fig.1 Accepted mechanism for α-olefins cationic polymerization

張志峰等[6]以BF3/正丁醇為催化劑、1-癸烯為原料，開展了低黏度PAO 的合成研究。以反應(yīng)溫度30 ℃、BF3與正丁醇摩爾比2.0 為最佳工藝條件，制備了低黏度PAO，其中1-癸烯轉(zhuǎn)化率達(dá)99.8%，以三聚體和四聚體為主，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為64.5%和27.5%，同時含有少量的二聚體（2.5%）和五聚體（5.6%），產(chǎn)物100 ℃運動黏度為4.80 mm2/s，黏度指數(shù)為132，凝點為-60 ℃。王斯晗等[7]采用BF3催化劑開展了200 L 低黏度PAO 合成中試研究，獲取了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。褚洪嶺等[8]發(fā)現(xiàn)乙酸由于具有較大的極性，與BF3形成的絡(luò)合物能夠更好地促進(jìn)烯烴原料的質(zhì)子化作用，因此BF3/乙酸絡(luò)合物可以更好地引發(fā)烯烴齊聚。研究結(jié)果表明：在反應(yīng)溫度30 ℃、反應(yīng)壓力為0.2 MPa、反應(yīng)時間為2 h、新鮮BF3/乙酸絡(luò)合物與1-癸烯的質(zhì)量比為1:100 的條件下，1-癸烯轉(zhuǎn)化率達(dá)99.4%，三聚體和四聚體總含量達(dá)到最高為82.6%，產(chǎn)物100 ℃運動黏度為4.33 mm2/s，黏度指數(shù)為134，傾點為-53 ℃。

王俊等[9]采用1H NMR 研究發(fā)現(xiàn)BF3·正丁醇絡(luò)合體系的結(jié)構(gòu)隨著BF3在正丁醇中質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（BF3）的變化存在動態(tài)變化的特性（見圖2、圖3）。通過研究不同ω（BF3）的BF3·正丁醇絡(luò)合物催化1-癸烯聚合性能發(fā)現(xiàn)，BF3·正丁醇絡(luò)合物中催化1-癸烯聚合的有效催化結(jié)構(gòu)為BF3·n-BuOH。在ω（BF3）較低時，丁醇與BF3絡(luò)合首先形成BF3·（n-BuOH）2絡(luò)合物，該絡(luò)合物釋放出碳正陽離子的能力較低；隨著ω（BF3）的進(jìn)一步提高，絡(luò)合物結(jié)構(gòu)由BF3·（n-BuOH）2向BF3·n-BuOH 轉(zhuǎn)變，BF3·n-BuOH 是一種較強的Lewis 酸，較容易釋放氫質(zhì)子，因此確定了BF3·n-BuOH 絡(luò)合物中催化1-癸烯聚合的有效催化結(jié)構(gòu)為BF3·n-BuOH，這一結(jié)果為催化1-癸烯聚合合成PAO 工業(yè)提供了理論指導(dǎo)，為可控催化工藝的研究提供了技術(shù)支持，具有十分重要的指導(dǎo)意義。

圖2 BF3 絡(luò)合物體系分子結(jié)構(gòu)式[9]Fig.2 Structures of BF3·n-BuOH complex system

圖3 不同ω（BF3）的BF3·正丁醇絡(luò)合物的1H NMR[9]Fig.3 1H NMR spectra for variable-mass fraction BF3 in BF3·n-BuOH complexs

綜合來看，BF3路易斯酸催化劑具有反應(yīng)條件溫和，催化劑用量少，轉(zhuǎn)化率和選擇性高、PAO 性能優(yōu)良等優(yōu)點。但由于BF3路易斯酸具有強腐蝕性，遇空氣中的水蒸氣會形成強刺激性的HF，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕，且BF3具有毒性，因此實際的工業(yè)應(yīng)用存在一定的局限性。

1.2 其他催化劑體系

茂金屬催化劑是由茂金屬化合物和有機硼化物或烷基鋁氧烷等助催化劑組成的催化體系。茂金屬催化劑具有單一的活性中心，催化活性較高，得到的PAO合成油中短支鏈較少、結(jié)構(gòu)規(guī)整。茂金屬催化劑主要以配位聚合方式催化α-烯烴齊聚制備高黏度PAO，在低黏度PAO 的應(yīng)用報道較少。馬躍鋒等[10]以茂金屬為主催化劑、三異丁基鋁和有機硼化物為助催化劑、煤制α-烯烴為原料制備了低黏度的PAO 合成油。研究發(fā)現(xiàn)，主催化劑/煤制α-烯烴質(zhì)量比為1×10-4，Al/Zr 摩爾比為9，有機硼化物/茂金屬質(zhì)量比為2，反應(yīng)溫度115 ℃，反應(yīng)時間2.5 h 為最佳工藝條件，獲得了高黏度指數(shù)的低黏度PAO。所制得的PAO 基礎(chǔ)油主要由四聚體、五聚體和少量三聚體、六聚體組成，其100 ℃運動黏度為8.15 mm2/s，黏度指數(shù)達(dá)158，傾點-54 ℃。茂金屬催化劑催化活性高，且制備的PAO 黏度指數(shù)高。但是茂金屬催化劑對水分和雜質(zhì)敏感，制備條件苛刻，實驗操作困難，成本較高，導(dǎo)致其在實際的工業(yè)應(yīng)用中受到了很大限制。因此，開發(fā)更高選擇性的新型茂金屬催化劑及制備工藝，降低助催化劑使用成本將是未來茂金屬催化劑的重點研究方向。

離子液體催化劑是一種室溫下呈液態(tài)、由有機陽離子和無機或有機陰離子組成的催化劑。與其他催化劑相比，其最大的優(yōu)點在于反應(yīng)速率快、綠色無污染，是一種環(huán)境友好型催化劑。利用離子液體催化劑體系制備的PAO，其產(chǎn)物與催化劑易分離，且催化劑可以回收并循環(huán)利用[11]。目前用于合成PAO 的離子液體催化劑有路易斯酸型和類離子液體兩大類，其中主要以路易斯酸型為主。王成歡[12]采用AlCl3/Et3NHCl 摩爾比為3 的離子液體催化體系，1-癸烯為原料，當(dāng)催化劑用量為5%，反應(yīng)溫度為100 ℃時，得到了具有優(yōu)良黏溫性和低溫流動性的PAO，其100 ℃的運動黏度為9.94 mm2/s，黏度指數(shù)為160，傾點為-63 ℃。產(chǎn)物中五聚體含量達(dá)到56.4%、三聚體和四聚體總含量為36.9%，說明該離子液體催化劑適于合成較高聚合度的齊聚產(chǎn)物。丁洪生等[13]以1-丁基-3-甲基咪唑為陽離子，三氯化鋁為陰離子，1-癸烯為原料進(jìn)行了烯烴齊聚反應(yīng)。研究結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度為160 ℃，反應(yīng)時間3 h，所得齊聚轉(zhuǎn)化率達(dá)到74%，且產(chǎn)物中三聚體所占比例達(dá)50%，說明該離子液體對三聚體有較高的選擇性，在合成低黏度PAO 方面具有較高應(yīng)用潛力。在之后的研究中發(fā)現(xiàn)，在離子液體催化體系中加入適量鹽酸可提高1-癸烯齊聚產(chǎn)率。賀麗麗等[14]以1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽為催化劑，且催化劑加量為3%，當(dāng)向催化劑中加入適量2 mol/L 鹽酸時，不僅實現(xiàn)了高于80%的轉(zhuǎn)化率，而且對低聚物具有較好的選擇性。目前利用離子液體催化體系制備的PAO 可以實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)化率，但在產(chǎn)物選擇性及低黏度PAO 的合成方面還需更多的實驗探索。此外，離子液體較高的成本也限制了大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。盡管離子液體催化劑在短時間內(nèi)還無法取代傳統(tǒng)催化劑，但作為一種環(huán)境友好型的綠色催化劑已表現(xiàn)出了較好的應(yīng)用前景。

AlCl3催化劑是一種典型的路易斯酸陽離子型催化劑。以AlCl3催化烯烴聚合具有良好的選擇性，且操作簡單、成本低。李紅平等[15]以AlCl3為催化劑，利用不同α-烯烴原料制備了不同黏度的PAO 合成油。研究結(jié)果表明，當(dāng)AlCl3催化劑用量為3%時，以1-癸烯為原料所得PAO 合成油其100 ℃運動黏度為8.81 mm2/s，黏度指數(shù)為136，傾點為-59 ℃；聚1-十二烯產(chǎn)物100 ℃運動黏度為9.24 mm2/s，黏度指數(shù)為143，傾點為-53 ℃?？梢钥闯?，AlCl3催化烯烴齊聚可以獲得較高黏度指數(shù)、低傾點的PAO 基礎(chǔ)油。此外，AlCl3催化劑與其他化合物配合后可以提高烯烴齊聚催化活性和選擇性，縮窄聚合度分布。楊曉明等[16]以AlCl3/環(huán)己酮復(fù)合催化體系、1-癸烯為原料制備了低黏度PAO 基礎(chǔ)油，其中三聚體和四聚體體積分?jǐn)?shù)大于85%。雖然AlCl3具有優(yōu)良的催化性能，但其具有強腐蝕性，且高溫升華產(chǎn)生氯氣，與產(chǎn)物難以分離，影響催化劑活性。將AlCl3固載化的方法有助于解決催化劑分離回收困難的問題，但在實際應(yīng)用過程中需要保持固載化催化劑的催化活性和穩(wěn)定性。

三氟甲磺酸是一種強有機酸，與其他強酸不同的是其具有極高的耐熱性、耐氧化還原性。金樹余等[17]以三氟甲磺酸為催化劑，1-己烯、1-癸烯、1-十二碳烯為原料進(jìn)行混合α-烯烴齊聚反應(yīng)合成低黏度PAO。研究結(jié)果表明：反應(yīng)溫度為40 ℃、反應(yīng)時間3 h、催化劑與原料摩爾比0.36 為最佳工藝條件，得到的PAO 產(chǎn)物100 ℃運動黏度為4.83 mm2/s，黏度指數(shù)為140，凝點為-30 ℃，PAO 收率在70%以上。但三氟甲磺酸具有強腐蝕性和吸水性，不僅會造成設(shè)備腐蝕，遇空氣中的水會放出大量的熱，而且生產(chǎn)工藝尚不成熟，因此在實際工業(yè)應(yīng)用中具有較大的局限性。

2 制備PAO 的α-烯烴原料

α-烯烴原料組成是影響PAO 合成油性能的關(guān)鍵因素。生產(chǎn)PAO 的烯烴原料主要是C8～C12的線性α-烯烴。在工業(yè)上α-烯烴的制備方法主要采用石蠟裂解法、乙烯齊聚法和費托合成法。目前，石蠟裂解法已經(jīng)基本被淘汰，乙烯齊聚法一直是國際最主流的工藝路線，煤基費托合成法則是新拓展的工藝路線。

2.1 單體α-烯烴

采用相同催化劑和齊聚工藝條件下，α-烯烴碳數(shù)不同會對齊聚產(chǎn)物的黏度指數(shù)、傾點產(chǎn)生顯著影響（見表1）。α-烯烴碳數(shù)越高，有利于提高齊聚產(chǎn)物黏度指數(shù)，但會顯著提高傾點，影響其低溫性能。α-烯烴碳數(shù)越少，有利于降低齊聚產(chǎn)物傾點，但也會影響?zhàn)匦阅?。在?烯烴中，以1-癸烯為原料聚合所得的低黏度PAO 因其獨特的三聚體、四聚體結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)良的黏溫性能與低溫性能，因此成為了PAO 生產(chǎn)中的理想原料。但是1-癸烯幾乎全部依賴于進(jìn)口，供應(yīng)緊張且價格居高不下，嚴(yán)重限制了我國PAO 生產(chǎn)及應(yīng)用。

表1 α-烯烴碳數(shù)對齊聚產(chǎn)物性質(zhì)的影響[3]Tab.1 Effect of carbon numbers of α-olefin on the properties of oligomerization products

1-辛烯、1-十二烯、1-十四烯等α-烯烴也可以用于合成低黏度PAO，但由于分子結(jié)構(gòu)組成及規(guī)整度受到影響，產(chǎn)品綜合性能有待提高。楊曉明等[18]以1-癸烯為原料，采用AlCl3/正丁醚催化體系進(jìn)行齊聚，當(dāng)AlCl3摩爾分?jǐn)?shù)為5%，反應(yīng)溫度30 ℃、反應(yīng)時間4 h為最佳工藝條件，所得產(chǎn)品以三聚體和四聚體為主，同時含有少量的二聚體和五聚體，其100 ℃運動黏度為8.99 mm2/s，黏度指數(shù)170。李鵬飛等[19]以1-十二烯為原料，無水AlCl3為催化劑，采用高溫溶劑回流和溶液聚合法合成一種低黏度PAO。AlCl3添加量1.0%，反應(yīng)時間2 h，反應(yīng)溫度110 ℃為最佳工藝條件，產(chǎn)品主要由二聚體、三聚體、四聚體以及少量的五聚體組成，其100 ℃運動黏度為6.80 mm2/s，黏度指數(shù)為151，傾點為-43 ℃。

2.2 混合α-烯烴

從降低PAO 生產(chǎn)成本角度考慮，國內(nèi)針對混合α-烯烴原料開展了大量的研究工作。曹媛媛[20]開展了混合癸烯/α-烯烴共聚合成低黏度PAO 實驗研究。結(jié)果表明，癸烯與1-十二烯混合α-烯烴共聚得到的PAO 性能相對較好，其最佳工藝條件為混合癸烯和1-十二烯摩爾比3:1，反應(yīng)溫度25 ℃，反應(yīng)時間2 h。所得產(chǎn)品100 ℃運動黏度為6.02 mm2/s，黏度指數(shù)120，傾點為-48 ℃。徐冰等[3]以BF3為催化劑，系統(tǒng)研究了混合α-烯烴組成對聚合產(chǎn)物性質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，以混合烯烴原料制備的低黏度PAO，通過調(diào)控混合α-烯烴平均碳數(shù)在10 左右時，可獲得兼顧黏度指數(shù)和傾點的PAO 合成基礎(chǔ)油；混合α-烯烴平均碳數(shù)在9 左右時，可以得到傾點低至-60 ℃的PAO 合成基礎(chǔ)油，混合α-烯烴平均碳數(shù)接近12 時，可以獲得黏度指數(shù)高達(dá)146 的PAO 合成基礎(chǔ)油。

2.3 煤制α-烯烴

煤制α-烯烴由煤經(jīng)費托合成法制備，主要由線性烷烴和線性α-烯烴組成，同時含有少量的異構(gòu)烴類和含氧化合物，其中α-烯烴含量為60%左右。通過蒸餾切割合適的餾分段，并脫除含氧化合物后，煤制α-烯烴可作為生產(chǎn)PAO 的原料。吳學(xué)謙等[21]以煤制α-烯烴為原料，AlCl3為催化劑制備了低黏度PAO。其最佳工藝條件為催化劑用量2.25%，反應(yīng)溫度115 ℃，反應(yīng)時間2 h，所得產(chǎn)品100 ℃黏度為8.606 mm2/s，黏度指數(shù)147，傾點-55 ℃。將所得PAO 與傳統(tǒng)1-癸烯原料制備的PAO 進(jìn)行性能對比，煤制α-烯烴聚合物除收率及閃點較低外，其他性能指標(biāo)與1-癸烯聚合物原料相當(dāng)。張耀等[22]以C6～C14煤制α-烯烴餾分為原料，BF3為催化劑進(jìn)行齊聚反應(yīng)，所制得的5.9 mm2/s 的PAO 產(chǎn)品，黏度指數(shù)140，傾點-54 ℃。

3 PAO 制備工藝

3.1 齊聚工藝

生產(chǎn)PAO 的α-烯烴齊聚工藝可分為均相法和多相法兩類。除了α-烯烴原料結(jié)構(gòu)組成對PAO 性能有很大影響之外，采用不同的催化劑體系，α-烯烴齊聚工藝過程和反應(yīng)操作條件存在較大差異，對轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物分布以及PAO 的性能也會產(chǎn)生較大影響。而且α-烯烴齊聚反應(yīng)為顯著放熱過程，對齊聚反應(yīng)溫度的合理有效調(diào)控對于穩(wěn)定控制PAO 產(chǎn)品性質(zhì)尤為重要。在α-烯烴齊聚反應(yīng)過程中，溫度升高，反應(yīng)速率加快，但鏈終止或鏈轉(zhuǎn)移的反應(yīng)速率相較于鏈增長速率會增加得更快，導(dǎo)致低聚物含量增加。例如，采用BF3催化α-烯烴制備低黏度PAO，在較低反應(yīng)溫度條件下，二聚體含量較少，四聚體等多聚體組分含量較高；而在較高反應(yīng)溫度條件下，二聚體和三聚體的含量顯著增加，四聚體等多聚體組分含量相應(yīng)減少[7]。采用茂金屬催化劑制備低黏度PAO，α-烯烴齊聚產(chǎn)物中二聚體含量普遍在30%以上，而隨著反應(yīng)溫度的升高，二聚體含量也會進(jìn)一步增加[10]。離子液體催化α-烯烴的齊聚反應(yīng)，溫度升高也會導(dǎo)致低聚體含量升高[14]。

3.2 加氫工藝

經(jīng)齊聚、中和、減壓蒸餾處理后可得到PAO 粗產(chǎn)品，油品中溴值較高，為改善油品性能，需要對PAO 粗產(chǎn)品進(jìn)行加氫處理，以得到性能優(yōu)良的終產(chǎn)品。孫淑坤等[23]以Mo 和Ni 為加氫催化劑，考察了加氫工藝對合成油溴值的影響。結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度320 ℃、空速0.8 h-1、氫壓4.0 MPa 和氫油體積比550:1 為最佳工藝條件，Mo 和Ni 加氫催化劑具有優(yōu)良的烯烴飽和作用。顧靜靜等[24]使用Pd/Al2O3催化劑對PAO 粗產(chǎn)品進(jìn)行加氫處理，最適宜的工藝條件為加氫溫度為260～280 ℃，氫氣壓力4.0 MPa，空速1 h-1，氫油體積比500:1，所得產(chǎn)品性能優(yōu)良且Pd 負(fù)載型催化劑的穩(wěn)定性可以滿足工業(yè)需要。

3.3 催化劑處理工藝

反應(yīng)完成后對催化劑的分離、脫除及回收不僅可以提高產(chǎn)品油的質(zhì)量，降低催化劑損耗，同時還可減少催化劑和廢水排放對環(huán)境造成的污染。PAO 制備過程中BF3絡(luò)合物的分離及回收方法包括吸附法、萃取法、吸收法、沉降法和裂解法等[25]。其中吸附法中SiO2和金屬氟化物容易制備，適于小規(guī)模應(yīng)用。萃取法中醇類萃取劑價格便宜、毒性小，優(yōu)于氟烷烴類萃取劑。吸收法產(chǎn)生酸性副產(chǎn)物，腐蝕性強，已逐漸被淘汰。沉降法耗能較大、回收效率慢，適于小規(guī)模應(yīng)用。裂解法可以采用閃蒸/蒸發(fā)、閃蒸-絡(luò)合、蒸餾-相分離和裂解-氣液分離等工藝。在環(huán)保形勢趨嚴(yán)的大背景下，催化劑的分離回收工藝已經(jīng)成為國內(nèi)外科研和生產(chǎn)單位的研究熱點，通過合理可行的技術(shù)路線最大程度減少危廢排放，將有效提高整體工藝的競爭力。

4 PAO 結(jié)構(gòu)組成與性質(zhì)關(guān)系

4.1 黏溫性能

黏度指數(shù)是評價潤滑油黏溫性能的重要指標(biāo)，黏度指數(shù)越高，油品黏度隨溫度變化越小。PAO 產(chǎn)品中存在多種同分異構(gòu)體分子，分子中支鏈數(shù)量、長度和位置對產(chǎn)品的黏溫性能影響顯著。郭青鵬等[26]分析了PAO分子結(jié)構(gòu)與性能的相關(guān)性，認(rèn)為PAO 分子鏈結(jié)構(gòu)中，直鏈烷基賦予PAO 良好的黏溫性能，且主鏈長度越長，PAO 黏溫性能越好。國內(nèi)學(xué)者對PAO 的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系也做了許多研究工作，但他們均未從分子層面指出不同PAO 分子結(jié)構(gòu)（分子鏈長、支鏈數(shù)量、長度和位置等）對于黏度和黏度指數(shù)的影響程度。事實上，對PAO 分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識仍是十分有限的，單純從宏觀角度又很難對不同分子結(jié)構(gòu)PAO 進(jìn)行定向制備與測試。深入分子水平認(rèn)識PAO 微觀結(jié)構(gòu)與其性能的關(guān)系應(yīng)是未來PAO 研究的一個重點方向。

4.2 低溫性能

傾點是衡量潤滑油低溫流動性的常規(guī)指標(biāo)，傾點越低，油品的低溫流動性越好，PAO 基礎(chǔ)油的分子結(jié)構(gòu)對其低溫流動性影響顯著。李春秀等[27]利用紅外光譜儀分析了不同結(jié)構(gòu)PAO 低溫流動性的差異。研究發(fā)現(xiàn)，多側(cè)鏈的異構(gòu)烷烴骨架有利于PAO 保持良好的低溫性能，究其原因主要是側(cè)鏈的存在增大了PAO 整體結(jié)構(gòu)的不規(guī)整性，使其結(jié)晶度較低，因而具有良好的低溫性能。劉婕[28]利用核磁共振技術(shù)從分子水平研究了基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)與低溫流動性的關(guān)系。通過對PAO 基礎(chǔ)油進(jìn)行核磁共振分析，發(fā)現(xiàn)長鏈脂肪族中的甲基含量越多，基礎(chǔ)油的傾點越低。此外，低溫泵送性和冷啟動性也是衡量基礎(chǔ)油低溫性能的指標(biāo)，但這兩種性質(zhì)不僅與基礎(chǔ)油的性質(zhì)有關(guān)，還與相關(guān)設(shè)備密切相關(guān)，需要整體衡量。

4.3 生物降解性和毒性

早期有的資料報導(dǎo)認(rèn)為PAO 油品難以進(jìn)行生物降解，對環(huán)境污染較大，這種說法是不確切的。研究表明[26]，PAO 基礎(chǔ)油的生物降解性與黏度之間有一定的關(guān)系，100 ℃運動黏度為2～4 mm2/s 的低黏度PAO 很容易進(jìn)行生物降解，PAO 的黏度越大，其生物降解性越低。此外，低黏度PAO 對哺乳動物是無毒無刺激性的，而由于PAO 的低水溶性，也使其不易被水生微生物利用[29]。盡管低黏度PAO 可進(jìn)行生物降解且毒性較小，但添加劑產(chǎn)品對環(huán)境的影響較大，因此需要考察全配方產(chǎn)品對環(huán)境的影響。

5 前景展望

隨著內(nèi)燃機油向低黏度化和高端化趨勢發(fā)展，航空航天及工業(yè)高端精密裝備的國產(chǎn)化進(jìn)程加快，低黏度PAO 用量在未來一段時間內(nèi)仍將保持穩(wěn)定增長。在目前日趨復(fù)雜的大環(huán)境下，尤其是我國高度依賴進(jìn)口產(chǎn)品的局面使得發(fā)展國產(chǎn)PAO 十分迫切。但另一方面，全球經(jīng)濟(jì)波動加劇，各大潤滑油公司對于成本的把控更為嚴(yán)格，Ⅲ+基礎(chǔ)油和GTL 基礎(chǔ)油憑借價格優(yōu)勢帶來的綜合效益提升，已經(jīng)搶占了部分PAO 產(chǎn)品的應(yīng)用場景，隨著新一輪PAO 和GTL 基礎(chǔ)油產(chǎn)能的投放，未來的競爭將更為激烈。由于高碳數(shù)線性α-烯烴原料同樣面臨依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，以費托合成烯烴作為替代原料的PAO 工藝技術(shù)也將受到越來越多的關(guān)注。除此之外，未來低黏度PAO 生產(chǎn)技術(shù)仍需要面對以下的一些問題：

（1）催化劑方面：主要使用的BF3催化體系存在污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備等問題，對設(shè)備選型和后續(xù)處理帶來很大挑戰(zhàn)。茂金屬催化劑雖有少量應(yīng)用，但由于制備過程復(fù)雜、成本較高，經(jīng)濟(jì)性較差，且轉(zhuǎn)化率和選擇性仍需提高。其他便于分離和回收的非均相催化劑雖有較多研究報道，但由于單程壽命短、再生頻繁和成本較高等種種問題，尚未得到規(guī)模應(yīng)用，新型非均相催化體系的開發(fā)仍然是今后研究的重點。

（2）原料方面：需要從PAO 分子結(jié)構(gòu)組成與性能關(guān)系出發(fā)，改善PAO 產(chǎn)品的原料適配性，解決單一1-癸烯生產(chǎn)低黏度PAO 的原料瓶頸，拓展混合α-烯烴、煤制α-烯烴、非常規(guī)α-烯烴等多元化原料方案。

（3）生產(chǎn)工藝方面：齊聚反應(yīng)機理、反應(yīng)熱力學(xué)及動力學(xué)仍有待深入探索研究，重點在于配合催化劑體系，調(diào)控反應(yīng)路徑，減少副反應(yīng)及同分異構(gòu)體的生成。此外需要針對反應(yīng)器的強化傳質(zhì)傳熱及工程化放大、催化劑的高效循環(huán)利用和廢水處理等工藝過程進(jìn)行系統(tǒng)性研究。