绿色水基润滑添加剂的研究

从水溶性和吸附性方面考虑，设计并合成了一种绿色水基润滑添加剂(OT)，参照GB6144—85测试了其与钼酸钠复配后的防锈性能，通过四球试验机考察了不同添加量的添加剂在水中的摩擦学性能，并初探了该添加剂的极压抗磨作用机理。试验结果表明：添加量为1％～3％(质量分数)的OT润滑剂具有更优良的抗磨减摩性能，承载能力也相当高，推测其润滑作用机理为油酸分子作为载体与高反应活性的氮及强极性基团聚氧乙撑链的协同作用在摩擦金属表面形成了高强度的吸附膜和(或)摩擦化学反应膜。     

润滑添加剂三乙醇胺硼酸酯的摩擦学特性研究

三乙醇胺硼酸酯是一种新的绿色水基全合成切削液防锈添加剂,但其在切削加工过程中的摩擦学特性尚未有报道。以钛合金与硬质合金为摩擦副,通过摩擦磨损试验比较三乙醇胺硼酸酯并与传统润滑添加剂丙三醇和聚乙二醇的摩擦学性能,同时考察不同含量的三乙醇胺硼酸酯水溶液的摩擦学性能。结果表明:三乙醇胺硼酸酯具有与丙三醇和聚乙二醇相似的减摩抗磨性能,在相对较高的载荷下,三乙醇胺硼酸酯的润滑性能更优;三乙醇胺硼酸酯水溶液的减摩抗磨性能随着其含量的增加逐渐增强,当三乙醇胺硼酸酯的体积分数达到40%以上时,溶液的润滑性能更为显著。研究表明,三乙醇胺硼酸酯有可能成为一种新型切削液润滑添加剂。     

油酸在水基金属加工液中的应用研究

以油酸和三乙醇胺、聚乙二醇400为原料合成了油酸三乙醇胺酯，其具有优良的润滑性、防锈性和水溶性，可解决水基金属加工液润滑性差的问题。经四球机检测：5％的油酸三乙醇胺水溶液的最大无卡咬负荷PB值可达800N，PD值超过1800N。     

单宁酸作为水基润滑添加剂的摩擦学特性

以含单宁酸水基润滑添加剂为研究对象,利用立式万能磨损试验机评价不同含量单宁酸水基液作为不锈钢/Si_3N_4摩擦副润滑液的摩擦学性能,并借助电化学工作站及接触角测定仪对单宁酸在不锈钢基体表面的吸附性能进行研究,探讨单宁酸减摩、耐磨机制。结果表明:在去离子水中加入少量的单宁酸可以显著改善水的摩擦学性能,然而当水中单宁酸质量浓度超过5 g/L时,材料的磨损量明显增大;单宁酸减摩抗磨作用机制在于单宁酸分子在摩擦过程中吸附到不锈钢基体表面,与铁发生配位化学反应,形成难于溶解的单宁酸铁配合物沉淀于基体表面,从而起到减摩抗磨的效果。     

聚合物球形微粒作为新型水基润滑添加剂的研究

根据边界润滑中的“滚珠”模型,将聚合物球形微粒（ＰＭＢ）作为新型的润滑添加剂引入到水基润滑中。扫描电镜测试表明ＰＭＢ在水基液中为均匀分散的微米级球形微粒。四球机测试结果显示ＰＭＢ加入选定的两种水基液中,水基液的极压抗磨性能都得到较大幅度的提高,ＰＭＢ在水基液中的含量有最佳浓度范围存在。结合ＰＭＢ的特殊结构特征,推测ＰＭＢ润滑机理中有微观的滚动和成膜。     

可促进润滑油生物降解的新型润滑添加剂研究

设计并合成了N-油酰基丝氨酸添加剂,运用红外光谱表征了其结构,通过摩擦学和生物降解实验考察了其在HVI350矿物油中的摩擦学和生物降解性能,并探讨了其摩擦学和促进润滑油生物降解的作用机制.研究表明:N-油酰基丝氨酸能有效提高矿物基础油的减摩抗磨能力,并能显著提高矿物基础油的生物降解性能,是一种潜在的环境友好润滑添加剂.     

黑磷烯量子点作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

为了提高钛合金加工的表面质量,降低其加工成本。利用具有高承载、低摩擦等特性的黑磷烯量子点作为钛合金加工液的高效润滑介质。采用MS-T3001摩擦磨损试验机,以GCr15轴承钢/TC4钛合金盘为摩擦副研究黑磷烯量子点作为水基润滑添加剂的摩擦学性能。试验结果表明,黑磷烯量子点的平均横向尺寸为4.44 nm±0.86 nm,厚度约小于4 nm,在超纯水中表现出良好的分散性。随着接触压力增加,摩擦因数和磨损率先快速减小后缓慢增加。在1 273 MPa接触压力、119.3 mg/L浓度下,和超纯水相比,黑磷烯量子点水基润滑添加剂的平均摩擦因数和磨损率分别降低27.6%和28.29%。磨痕表面分析表明,黑磷烯量子点水基润滑添加剂的抗磨减摩机理为钛合金磨损表面生成的Fe₂O₃、TiO₂、Al₂O₃氧化物组成的摩擦化学反应膜及黑磷烯量子点层间剪切和滚珠效应的协同作用。此研究为黑磷烯水基润滑添加剂在钛合金切削润滑领域的应用提供理论依据。     

多羟基化改性石墨烯水基润滑添加剂的摩擦学特性

氧化石墨烯(GO)边缘处的羧基为酸性基团,在摩擦过程中会造成金属摩擦副的腐蚀磨损。为减弱GO上羧基的腐蚀磨损,利用甘油与GO反应制备一种多羟基化改性氧化石墨烯(GOOH);利用原子力显微镜(AFM)与扫描电子显微镜(SEM)对改性前后GO的形貌进行观测,利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对其进行结构表征,并评价其在水中的稳定性和腐蚀性;用四球摩擦磨损试验机考察GO和GOOH作为水基润滑添加剂的减摩抗磨性能,用SEM-EDS分析试球表面磨斑形貌及摩擦膜的化学成分组成。结果表明:GOOH能在水中稳定分散,且相比于GO,GOOH对钢球的腐蚀性更弱,摩擦因数及磨斑直径更小,磨斑形状更规则,犁沟更浅。EDS测试结果表明,使用GOOH添加剂的钢球磨损表面碳元素含量较GO更多,说明其能更好地吸附到摩擦副表面起到减摩抗磨的作用。     

丙二醇无规聚醚与油酸三乙醇胺水溶液的摩擦学性能研究

选取丙二醇无规聚醚（PPE）和油酸三乙醇胺（TO）作为水基润滑改性剂,研究PPE和PPE与TO（PPE TO）混合水溶液的摩擦学性能。利用NGY 6型纳米级膜厚测量仪对2种水溶液成膜性能进行分析,结果表明2种水溶液均具有较好的成膜能力。利用四球试验机对水溶液进行摩擦磨损性能、极压性能和稳定性能分析,使用三维形貌仪对钢球表面磨斑进行分析。结果表明：PPE和PPE TO 2种水溶液均具有良好的减摩抗磨性能,TO的加入使得PPE水溶液减摩抗磨性能进一步提高,最大无卡咬负荷有所增大,极压性能提高。总体而言,PPE和TO协同效果较好,应用前景良好。     

蛇纹石和油酸作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能

利用高能球磨机制备平均粒径约1 μm的蛇纹石超细粉体,并将其与油酸按质量比2∶1混合分散到PAO10基础油中,利用四球试验机探究其作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能,利用白光干涉仪分析磨斑表面三维形貌,并用EDAX对磨斑表面元素进行分析。结果表明：蛇纹石与油酸混合加入基础油中具有更好的减摩抗磨效果;蛇纹石粉体与油酸混合后能够在摩擦副表面形成含有Si、Mg元素的修复膜,而单一的蛇纹石粉体在摩擦过程中不能成膜,这是因为,油酸作为分散剂能够吸附摩擦过程中产生的金属磨粒并使其分散到润滑油里,减少磨粒对摩擦表面造成的磨粒磨损;油酸有机修饰层吸附到蛇纹石颗粒表面,改善了蛇纹石颗粒在基础油中的分散性。     

磷、氮改性油酸水溶性润滑添加剂的合成及摩擦学性能

以油酸为原料,合成了一种新型含磷、氮水溶性润滑添加剂,用红外光谱仪对其主要官能团进行了鉴定,用摩擦磨损试验机考察了合成产物在水中的摩擦学性能,用扫描电子显微镜观察分析了磨斑表面的形貌,并用X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面典型元素的化学状态。结果表明：含磷、氮水溶性润滑添加剂具有优良的抗磨和减摩性能,添加剂在钢球磨损表面形成了吸附膜和（或）摩擦化学反应膜,表现出良好的抗磨和极压作用,从而提高了添加剂在中水的摩擦学性能。     

N-酰基苯丙氨酸的合成及其在水基中润滑和防锈性能研究

将脂肪酸酰氯和苯丙氨酸在碱性溶液中反应得到的N-酰基苯丙氨酸，用红外光谱对其结构进行表征；用四球摩擦磨损试验机考察了N-酰基苯丙氨酸以三乙醇胺为助溶剂时在水溶液中的摩擦磨损性能，并用俄歇电子能谱研究了磨斑表面边界膜的化学组成和元素分布。结果表明：N-酰基苯丙氨酸的水溶液表现出很好的抗磨和减摩特性，这可能是N-酰基苯丙氨酸三乙醇胺盐中的极性基团吸附在钢球的表面，长碳链疏水性的烃基在金属表面形成较厚的保护膜，在较高载荷运行下，发生化学反应形成高强度的摩擦化学反应膜；N-酰基苯丙氨酸三乙醇胺盐还有较好的防锈性。经细菌试验表明其具有较好的抗菌能力。     

三羟甲基丙烷油酸壬二酸混合酯的合成及其润滑性能研究

以三羟甲基丙烷、油酸和壬二酸为原料酯化合成一种混合酯,测定混合酯的流变学性能、热氧稳定性和摩擦学性能。结果表明,该混合酯的黏度较高,倾点较低,最大无卡咬负荷为647 N,载荷392 N、转速1 450 r/min、长磨时间30 min实验条件下磨斑直径为0.56 mm,热分解温度接近250℃。该混合酯流变学性能、热氧稳定性及摩擦学性能均优于植物油和矿物油,是一类性能优良的合成酯类油。     

油酸新戊二醇壬二酸混合酯的润滑性能

以新戊二醇、壬二酸和油酸为原料通过酯化反应合成了一种混合酯,测定了混合酯的流变学性能、生物降解性能和摩擦学性能。结果表明,混合酯的粘度比较高,粘度指数为227,凝点低于-40.5℃,最大无卡咬负荷为784N,其流变学性能、生物降解性能和摩擦学性能优于矿物油。生物降解率大于97%,是一类高粘度的环境友好酯类油。     

季戊四醇油酸丙烯酸混合酯的合成及性能研究

以季戊四醇、丙烯酸、油酸为原料通过两步法合成一系列黏度可控的混合酯,利用红外光谱表征混合酯的化学结构,考察混合酯的黏温性能、摩擦磨损性能、热稳定性、挥发损失和铜片腐蚀性能。研究结果表明:所合成的混合酯黏度范围宽,40℃时的黏度在73~483 mm2/s之间,黏度指数约180,倾点在-36~-20℃之间;混合酯的分解温度超过400℃,挥发损失低,铜片腐蚀轻微,是一类性能优良的合成酯类油。     

油酸与亚油酸在Fe(110)面上吸附和剪切的分子动力学模拟

为了揭示植物油主要成分油酸和亚油酸对润滑作用的影响,采用分子动力学模拟的方法,对不同比例油酸和亚油酸在Fe(110)面上进行吸附和剪切计算。构建油酸、亚油酸和Fe模型,并对所构建模型进行几何优化,选择Fe(110)面为吸附面,定义了结合能,进行吸附计算得到不同比例油酸和亚油酸的结合能。构建四层的剪切模型,加载COMPASS力场,采用Forcite-Confined Shear模块进行剪切模拟,得到摩擦表面3个方向的力,进而计算出摩擦因数。结果表明:金属基底对油酸的吸附能比亚油酸大,剪切性比亚油酸好;虽然油酸比亚油酸的吸附性和剪切性更好,但吸附能和剪切性能并不是随着油酸含量的增加而增加,而是在油酸和亚油酸的体积比为3∶1时吸附能最大,剪切性能最好。     

油酸修饰Mn2+掺杂CuS纳米微粒的摩擦磨损性能

合成油酸修饰的CuS纳米微粒以及Mn2+掺杂CuS纳米微粒。TEM研究表明,制备的微粒粒径大约为10nm,具有良好的油分散性和稳定性。作为润滑油添加剂加入到液体石蜡中,考察2种纳米微粒的摩擦磨损性能,结果表明,油酸修饰的纳米微粒具有良好的抗磨性能和承载能力,含0.1%(质量分数)油酸修饰的Mn2+掺杂CuS纳米微粒的液体石蜡润滑时,可使磨斑直径降低30%,最大极压承载能力增加40%。通过SEM对摩擦表面的形貌观察,可知含Mn2+掺杂CuS纳米粒子的液体石蜡润滑时的磨痕较浅,明显优于含未掺杂的CuS纳米微粒的液体石蜡。     

水溶性聚乙二醇磷酸酯的合成及润滑与腐蚀性能研究

有机磷酸酯具有良好的润滑性能,被广泛用作润滑油和水基润滑剂的添加剂。以P2O5和聚乙二醇(400)为原料,采用缓释法合成水溶性聚乙二醇磷酸酯,研究聚乙二醇磷酸酯的极压、抗磨和减摩性能。试验结果表明,添加聚乙二醇磷酸酯可以明显提高基础水基润滑剂的极压、抗磨和减摩性能,水基润滑剂的抗腐蚀性能也能满足要求。