生物柴油是一种能够替代化石柴油的绿色能源。传统生物柴油是通过酯交换反应使植物油脂中的甘油三酯替换成甲醇或乙醇的单脂肪酸脂,由于生产工艺复杂、能耗大,成本高等原因,使其推广受到阻碍。为突破成本瓶颈,复配生物柴油是最佳选择。复配生物柴油是通过在植物油中添加十六烷值改进剂和黏度调整剂复配而成,其制备工艺简单、生产成本低,可望实现市场化推广。但由于其组成复杂、平均分子量高、不饱和度大等原因,长期使用,在柴油机气缸、喷油嘴、气门等处容易产生积炭。对其产生积炭的成因及其防止进行研究,将对复配生物柴油作为柴油机燃料的实现、以及对植物油开发为可再生能源的推广和应用具有深远的意义。本论文主要从植物油的组成和结构出发,探究其产生积炭的机理。基于机理研究结果,合成一种新型抗积炭剂,实验证明其对积炭的防治具有良好的效果。进一步实验发现,长期燃用复配生物柴油,柴油机喷油嘴上仍有结焦现象发生。为此,设计合成一种耐高温的疏水疏油膜,在柴油机喷油嘴上镀上此膜,可阻止结焦物黏附其上,从而可保障柴油机打火启动正常,燃烧平稳。通过上述实验,得到以下结果:(1)通过研究植物油碘值、平均分子量大小对产生积炭量的影响,发现碘值和平均分子量越大的植物油产生的积炭量越多。在蒸发实验中,发现植物油的碘值(即不饱和度)随着蒸发时间的增加而减小,平均分子量随着时间的增加而增大。因此,初步推测产生积炭的原因与植物油的不饱和度大、平均分子量高有关。通过麻疯树油燃烧产生的残炭和实际胶质的红外光谱测定,也证实了此推论的存在。(2)在筛选防治积炭的添加剂实验中,以叔丁基对苯二酚(TBHQ)和聚醚胺(PEA)效果最佳。用甲苯二异氰酸酯(TDI)将两者连接起来,合成一种新型抗积炭剂,当其添加量在1.2%时,能够减少31%积碳量。(3)对比添加抗积炭剂和未添加抗积炭剂的麻疯树油燃烧产生的积炭的外观、热分析图、SEM等。结果表明,添加抗积炭剂的麻疯树植物油燃烧更加充分,产生的积炭颗粒度小、分布均匀,能够起到减少积炭产生的目的。(4)利用核壳型乳液聚合方法制备出耐温疏水疏油膜,并用红外图谱、热重分析、扫描电镜、以及接触角测定来确定此乳液膜的结构及性能。通过对转化率、吸水率、起始分解温度等物理量的测试,确定核壳型乳液聚合的最佳配方为:丙烯酸丁酯(BA)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)配比为5:4、乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)与辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)配比为1:1、乳化剂(SDS和OP-10)用量为3%、引发剂过硫酸铵(APS)用量为0.3%、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)用量为4%、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)用量为10%。在此配方下合成的乳液膜对水、对油的接触角分别为99o、94.6o,起始分解温度为408℃。(5)在柴油机喷油嘴上镀膜以及在复配生物柴油中添加抗积炭剂进行积炭双重防治条件下,进行100 h的柴油机耐久性燃烧实验,实验结果表明:镀膜及添加抗积炭剂能够有效阻止柴油机喷油嘴上积炭的生成,其燃烧效果及积炭生成趋势与0#柴油相当。