[发明专利]一种根据分子动力学模拟预测润滑基础油减摩性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑基础油的减摩性能的定量构效关系研究方法，具体涉及一种根据分子动力学模拟预测润滑基础油减摩性能的方法。

背景技术

就体积而言，基础油是润滑油的最重要的成分。按所有润滑剂的质量平均计算，基础油占润滑油配方的95％以上。有些润滑剂系列如液压油或压缩机润滑油，其基础油的含量甚至高达99％。随着润滑油的使用性能需求日益更新，环境相容性要求日益提高，新型的润滑剂应高效能地发挥基础油的主要优势。要得到性能卓越的润滑油，其绝对使用量占绝对优势的基础油一定也必须具备良好的摩擦学性能。在长期的摩擦学的研究过程中，人们一直在探索合成高效、新型润滑基础油的理论和指南，期望找到化合物结构和摩擦学性能间的关系，但目前的结论几乎都是大致定性的描述性的预测。因此，我们有必要在摩擦学的研究方面引入计算化学的方法，利用分子动力学模拟预测润滑基础油减摩性能，提出合理的润滑基础油分子结构建议。

发明内容

本发明提供一种根据分子动力学模拟预测润滑基础油减摩性能的方法，可以减少润滑基础油开发过程中需要合成和筛选的化合物的数量，提高开发的效率；也有助于探讨润滑基础油的结构与减摩性能的相互作用的过程，提出合理的具有良好减摩功能的润滑基础油分子结构的建议。

一种根据分子动力学模拟预测润滑基础油减摩性能的方法，包括如下步骤：

（1）选取作为建模所选用的润滑基础油在特定工作状态下所测定的摩擦系数最小的化合物分子，在SYBYL软件中构建所选取的化合物分子的的三维结构；

（2）在MMFF力场(Merck Molecular Force Field，Merck分子力场)中，应用分子力学和量子化学计算，对步骤（1）构建的三维结构进行分子结构优化并确定其最小能量的构象；其方法是分析分子动力学计算的结果，建立总能量-时间关系图，在总能量-时间关系图的稳定区段选取最小能量的构象，作为模板保存；

（3）导入作为建模所选用的润滑基础油除去先前步骤（1）的化合物分子的其他分子的三维结构的数据库文件，以步骤2）中选取的最小能量的构象作为模板进行分子排列；

（4）应用场契合技术，根据上述所有化合物的组成和结构特征以及待考察的作用力场的性质，新建数据库并保存；

（5）打开步骤（4）保存的数据库，加入摩擦系数量度，计算COMFA（Comparative Molecular Field Analysis，比较分子力场分析)或COMSIA(Comparative Molecular Similarity Indices Analysis，比较分子相似指数分析)数据；

（6）采用偏最小二乘法进行建模，以研究摩擦系数量度和COMFA或COMSIA的数据之间的相关性，确定COMFA或COMSIA的定量预测的预测模型；

（7）用三维等势图显示COMFA或COMSIA的预测模型计算结果，等势图由不同的颜色的曲面构成，用不同的颜色直观表示化合物各部位立体或静电性质等变化对减摩性能的影响，提出合理的润滑基础油分子结构建议；

（8）根据建立的所述预测模型预测某种不同于作为建模所选用的基础油分子结构的化合物作为润滑基础油的平均摩擦系数。

进一步地，步骤（2），在MMFF力场中，将该化合物进行最小能量的构象的分子模拟，分子模拟采用NTP模式，温度和压力均可调。

进一步地，所述步骤（3）中分子排列的排列方法为Surflex-Sim方法。

进一步地，所述步骤（5）中的摩擦系数量度是实测平均摩擦系数的数学预处理值，对在特定工作状态下的摩擦学实验得到的润滑基础油平均摩擦系数数据进行数学预处理，是指凡是能表征明显的平均摩擦系数的区别，及能在后续合适的回归方式下建模的一切数学变形，可有或无特定的物理意义。

本发明方法是基于摩擦学定量构效关系的研究，是将分子动力学模拟预测的方法应用到摩擦学领域，应用计算机辅助设计的方法预测润滑基础油平均摩擦系数，由于能通过理论计算得到平均摩擦系数的预测值，因此能减少新型润滑基础油研发工作中的实验工作量，有助于降低润滑基础油设计的风险和研究成本，将提高润滑油的开发效率。

附图说明

图1本发明中某化合物COMFA-STERIC等势图；

图2本发明中某化合物COMSIA-STERIC等势图。

具体实施方式