基于石墨烯的新型润滑体系设计及特性研究

有减摩、抗磨和修复功能的新型纳米润滑材料,是近年来摩擦与润滑领域研究的热点,也是微纳米材料与润滑剂相结合的切入点。从石墨烯这种碳基纳米材料入手,研究其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。在研究中,用十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化石墨来进行实验。基础油中添加石墨烯的质量分数分别是0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,对这5组润滑油以及基础油进行摩擦学实验发现:在不添加石墨烯时,基础油的摩擦因数要大于其他5组有石墨烯添加剂的润滑油,而石墨烯质量分数为0.2%和0.3%的润滑油的摩擦因数则一直平稳地保持在比较低的区间。由此得出结论:基础油中添加石墨烯后,润滑性能得到改善,且最佳添加浓度为0.3%左右。     

W/O微乳液法制备表面修饰纳米氟化镧润滑油添加剂

采用聚异丁烯丁二酰亚胺T152/S-80复合表面活性剂(w(Span80)∶w(Tween20)=2∶3(质量比))/异丁醇/500SN基础油/氟化铵水溶液W/O微乳液体系构建微反应器,通过原位表面修饰制备了含纳米LaF3粒子的液体润滑油添加剂,同时,采用洗涤法制备了干粉纳米LaF3。采用X-射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析了纳米LaF3粒子的结构和形貌。分别将液体添加剂和干粉加入基础油中,采用离心沉降法考察了不同后续分离方法得到的纳米粒子在基础油中的分散稳定性,用四球机考察了它们的摩擦学性能,最后采用扫描电子显微镜(SEM)观察了磨斑表面形貌。结果表明:所构建的微反应器制备的颗粒状纳米LaF3平均粒径在10~15 nm之间;纳米粒子在基础油中的分散稳定性对其摩擦学性能影响很大,液体添加剂中的纳米粒子在基础油中的分散稳定性和摩擦学性能大大高于干粉粒子;液体添加剂中的表面活性剂不仅有利于纳米粒子在基础油中的稳定分散而且有减摩作用。     

表面活性剂在润滑油中对纳米石墨分散稳定性的影响

考察Span80、Tween80、油酸、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠5种表面活性剂在润滑油中对纳米石墨的分散稳定性,对超声波振荡的效用和作用时间进行评估,并就表面活性剂含量对纳米石墨在润滑油中分散稳定性的影响进行研究。结果表明,油酸在5种表面活剂中对纳米石墨的分散效果最好,适当时间的超声波振荡有助于提高纳米石墨在润滑油中的分散稳定性,质量分数2%的油酸显示出最好的分散效果。这可能是由于油酸具有低的HLB值和属于L型吸附等温线类型。     

膨胀石墨的表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能

用超声波对蠕虫石墨进行处理得到蠕虫石墨和纳米石墨薄片混合体的膨胀石墨润滑油添加剂,并利用氰基丙烯酸乙酯进行原位改性。用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）和热分析（TGA-DSC）等仪器分析了添加剂的组成和结构,表明制备的膨胀石墨润滑油添加剂保持了天然石墨的晶体结构,其表面聚合有聚氰基丙烯酸乙酯的有机层,添加入基础油中其层间吸附有大量基础油。利用四球机考察了添加剂在AN10全损耗系统用油中的摩擦磨损性能,表明膨胀石墨润滑油添加剂能提高润滑油的抗磨性能及承载能力,并能降低摩擦因数,其最佳用量约为0.2%。     

纳米铜在润滑油中烷基苯三唑分散剂的制备和性能研究

为提高铜纳米颗粒在润滑油中的分散性能,以苯并三氮唑和卤代烃为原料,合成烷基苯并三氮唑分散剂,并通过红外光谱和核磁共振确定化合物的结构;通过沉降试验、流变性能的测试考察了分散剂的烷基链长、分散剂的用量对分散性能的影响,并通过热分析和TEM对分散剂的分散性能做进一步考察。结果表明：分散剂的链长为十八时,分散剂质量分数为0.1%-0.2%时分散剂的分散性能最好;并且分散剂的质量分数小于0.2%时对润滑油流变性能的影响很小;分散剂与纳米铜的结合不仅有物理吸附还有化学吸附。在四球摩擦磨损试验机上进行的摩擦学性能试验结果表明,采用所合成的分散剂分散的铜纳米微粒添加剂能够显著提高基础油的极压性能,同时具有良好的减摩性能。     

蒙脱石和坡缕石纳米润滑油添加剂的摩擦学性能

将KH550偶联剂修饰的纳米蒙脱石和纳米坡缕石,分别按质量比3%添加到150N基础油中制备2种纳米润滑油分散体系,用激光粒度分析仪、TEM、IR表征纳米添加剂的分散稳定性,在MMU-10G摩擦磨损试验机上测试2种纳米润滑油对45#钢的减摩抗磨性能,用SEM和EDX等分析摩擦试样表面成分与形貌的变化及影响摩擦学性能的机制。结果表明:纳米蒙脱石平均粒径较小,在150N基础油中分散更稳定;2种纳米润滑油相比纯基础油润滑时的平均摩擦因数和磨损量均明显下降,其中纳米蒙脱石润滑油的抗磨减摩性能最好;2种纳米润滑油润滑时摩擦试样表面分别生成了含蒙脱石和坡缕石特征元素的自修复膜层,其中蒙脱石特征元素含量相对较高,说明纳米蒙脱石摩擦学性能更好。     

原位直接制备纳米铜润滑油及其摩擦学性能研究

以硝酸铜为原料,在100SN,150SN,500SN 3种润滑油基础油微乳液体系中使用原位液相直接制备纳米铜润滑油,使用扫描电镜(SEM)表征制备的纳米铜的表面形貌,使用四球摩擦磨损试验机考察制备的纳米铜润滑油的减摩抗磨和极压性能.结果表明:原位制备的纳米铜颗粒的粒径在20-50 nm之间.在100SN基础油中原位制备的纳米铜润滑油具有较高的承载能力和良好的减摩抗磨性能,可使基础油的最大无卡咬负荷增大27%,在392 N,1 450 r/min条件下,可使基础油的摩擦因数、磨斑直径分别减小3.8%,20%.而在150SN,500SN基础油中原位制备后的纳米铜对润滑油的承载能力没有明显的影响.     

两种分散剂对IF-WS2纳米粒子分散性能和摩擦性能的影响

研究甲基萘和聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI)两种分散剂对IF-WS 2纳米颗粒在基础油中的分散性能和摩擦性能的影响。使用722型分光光度计和四球摩擦试验机分别考察纳米WS 2润滑油在分散剂中的分散稳定性和摩擦性能,用激光粒度分析仪和红外光谱(FTIR)分析分散剂与WS 2纳米颗粒之间的作用机制。结果表明:甲基萘的分散效果和抗磨减摩效果最好,4%甲基萘分散的0.01%的纳米WS 2润滑油可以长期稳定保存,其纳米WS 2润滑油在490 N时的磨斑直径仅为0.540 mm,摩擦因数为0.11;甲基萘能够起到分散和抗磨减摩作用的原因是其对IF-WS 2纳米粒子具有一定的溶解作用。     

纳米WS2和TiN对GCr15钢摩擦磨损性能的影响

以纳米WS_2和TiN为添加剂,研究不同纳米材料及含量对基础油500SN减摩抗磨性能的影响。试验结果显示,在添加纳米材料后,润滑油的减摩抗磨性能有了明显提升,磨损类型也发生了明显的改变,其中在添加纳米TiN后的磨损类型由磨粒磨损变为黏着磨损,在添加纳米WS_2变为黏着磨损与磨粒磨损共存;随着纳米粒子质量分数的增加,润滑油的减摩抗磨特性先提升后下降,其中0.3%质量分数的纳米TiN的减摩抗磨效果最好,相比基础油,可以使摩擦因数下降5%～8%,磨斑直径下降26%～32%。     

石墨烯作为润滑油添加剂的研究进展*

作为环境友好型材料,石墨烯超薄的片层结构、出色的力学性能、优异的耐高温和自润滑等性能使其在润滑油领域备受关注。综述石墨烯、功能化石墨烯(各种有机分子对石墨烯的共价和非共价修饰)和石墨烯与其他纳米粒子(氟元素、金属单质、金属化合物等)的复合材料作为润滑油添加剂的研究进展;归纳总结石墨烯的物理摩擦吸附膜、摩擦化学膜、自修复效应、复合材料滚珠效应等抗磨减摩机制;指出石墨烯添加剂目前研究存在的问题,如不同制备方法或不同功能化的石墨烯在润滑油中的最佳掺量及抗磨减摩性能存在较大的差异,不同结构的石墨烯润滑油添加剂在不同工况和不同润滑域中的抗磨减摩性能和机制研究还不够系统完善,石墨烯、功能化石墨烯、石墨烯复合材料的制备,基于分子动力学的理论设计研究较少;提出石墨烯添加剂研究的发展方向,如建立石墨烯润滑油添加剂结构与抗磨减摩性能关系的大数据模型,采用分子动力学等模型对新型高性能石墨烯润滑油添加剂的分子结构进行理论设计和可控合成。     

纳米氢氧化锰抗磨减磨添加剂的研究

用乙醇超临界干燥技术制得粒子大小约为40nm的晶状氢氧化锰,用TEM及XBD对该产物进行了表征,用环块及四球摩擦磨损试验机测定了纳米氢氧化锰作润滑油添加剂的摩擦学性能,发现:将一定量的纳米氢氧化锰及分散剂山梨醇单硬脂酸酯加入500SN基础油中可提高其抗磨减磨性能及承载能力。纳米氢氧化锰有一最佳加入量,超过此量油品最大无卡咬负荷将减小。吸咐有分散剂的纳米氢氧化锰在摩擦表面的沉积及随后的剪切作用形成了具有抗磨减摩性能的膜。     

多孔ZnS纳米片的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

以ZnCl2、硫脲(CS(NH2)2)和乙二胺为原料,采用溶剂热法合成ZnS(en)0.5片状前驱物,通过350℃退火处理得到纤锌矿结构的多孔ZnS纳米片;采用XRD、SEM和FT-IR测试样品的结构和形貌;使用油酸对其进行表面修饰,采用四球摩擦磨损试验机考察其作为500SN基础润滑油添加剂的摩擦学行为。研究结果表明:多孔ZnS纳米片作为添加剂能够明显改善500SN基础油的减摩抗磨性能,降低摩擦因数和磨斑直径;摩擦因数和磨斑直径均随多孔ZnS纳米片的添加量的增加先降低后升高,多孔ZnS纳米片的最佳添加量为0.125%(质量分数)。     

纳米TiO2添加剂对低黏度润滑油成膜性能的影响

为改善低黏度润滑油的摩擦磨损性能和成膜性能,选用纳米TiO₂为添加剂,低黏度的聚α烯烃（PAO8、PAO10）和聚醚（PAG）作为基础油,在四球式摩擦磨损实验机上考察纳米TiO₂添加剂对润滑油摩擦磨损性能的影响,利用点接触光弹流润滑试验台,研究不同速度、载荷下和纳米TiO₂添加量对润滑油成膜性能的影响。结果表明:加入一定质量分数的纳米TiO₂添加剂能够明显提高润滑油的抗磨减摩性能,在PAO8、PAG和PAO10基础油中分别加入质量分数0. 3%、0. 05%和0. 3%的纳米TiO₂时,摩擦因数和磨斑直径均最小;综合比较摩擦因数和磨斑直径,纳米TiO₂在PAO8基础油中表现出最好的抗磨减摩性能,摩擦因数减小了约54. 5%,磨斑直径降低了约10. 4%;随着卷吸速度的增加,润滑油的最小膜厚也逐渐增加,在相同卷吸速度下,与纯基础油相比,添加一定质量分数纳米TiO₂添加剂的最小膜厚明显增加;随着纳米TiO₂粒子添加量...     

纳米铜添加工艺对润滑油摩擦学性能的影响

探讨了纳米铜不同分散工艺和添加量对润滑油摩擦学性能的影响。分别采用超声分散和球磨分散工艺，将3种不同工艺制备的纳米铜材料溶于SF15W／40机油中，在T-11摩擦磨损试验机上进行摩擦学性能试验。结果表明，其中一种纳米铜能够提高基础油的减摩性能，采用超声分散比采用球磨分散的减摩性能好。随着纳米铜浓度的增加抗磨性能有明显的提高，分析认为纳米铜在摩擦表面的沉积有利于提高摩擦学性能。     

改性蒙脱石微粒在润滑油中分散稳定性对其摩擦学性能的影响

采用油胺、油酸、KH550、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)4种改性剂对经预处理的蒙脱石进行亲油性改性处理,研究分散剂添加量对改性蒙脱石在油液中分散稳定性的影响,并在四球摩擦磨损试验机上考察改性蒙脱石在油液中的分散情况对其摩擦学性能的影响。接触角与红外光谱分析结果表明,CTAB对蒙脱石的亲油性改性效果最优;吸光度测试结果表明,分散剂质量分数为6%时改性蒙脱石在油液中分散效果最佳。摩擦试验结果表明:蒙脱石在油液中的分散情况对其摩擦学性能影响很大,未添加分散剂的CTAB改性蒙脱石在基础油中分散不太稳定,摩擦因数相较于基础油仅降低了9.27%,加入分散剂后摩擦因数和磨斑直径相对于基础油分别降低了19.21%和40.29%。扫描电镜分析结果表明,在摩擦过程中蒙脱石微粒易沉积在磨损表面的低凹处,形成一层保护薄膜,起到降低接触面损伤和一定的修复作用,但蒙脱石微粒分散不好时则易发生团聚,增加表面磨粒磨损,降低其修复作用。     

不同分散剂修饰的纳米铋粉在基础油中分散稳定性研究

研究了油酸(OA)、硬脂酸(SA)和12-羟基硬脂酸(HSA)3种分散剂修饰的纳米铋粉在基础油500SN中的悬浮稳定性能.利用酸碱滴定、红外光谱测量和表征了3种分散剂在粉体表面的吸附量及吸附状态.研究结果表明:油酸及硬脂酸对粉体表面的修饰作用主要为化学吸附,12-羟基硬脂酸主要为物理吸附;悬浮液的分散稳定性能随着分散剂在粉体表面吸附量的增多而增强,12-羟基硬脂酸在纳米铋粉表面吸附量最大,其悬浮稳定性能最好,其次为硬脂酸,最后为油酸.     

电镀废液回收纳米铜粉作为润滑添加剂的摩擦学性能研究

以化学还原法从电镀铜废液中回收的纳米铜粉为固体润滑油添加剂,在四球式摩擦磨损试验机上研究纳米铜粉的加入量对润滑油摩擦学性能的影响。采用SEM、EDAX等分析磨斑表面,初步探讨纳米铜粉抗磨减摩机制。结果表明:纳米铜粉的添加显著提高基础油的抗磨减摩性能,当纳米铜粉加入量为0.3%(质量分数)时,其摩擦因数和磨斑直径分别比基础油减小33.4%和19%。含纳米铜粉润滑油在高载荷下具有更好的抗磨减摩性能。纳米铜粉在摩擦过程中抗磨减摩机制主要为填充作用和沉积自修复膜作用机制。     

分散剂对有机粘土润滑油摩擦学性能的影响

以30#机械油为基础油,以0.4%季铵盐修饰有机粘土为添加剂,5%低碱值合成磺酸钙和5%聚异丁烯双丁二酰亚胺为分散剂,制备了几种分散剂优化的有机粘土润滑油。采用OPTIEN2120型紫外/可见分光光度计对分散剂的分散效果进行了检测;在M-200和MS-800型摩擦磨损试验机上,分别对不同分散剂作用下的有机粘土润滑油的减摩抗磨性能和承载能力进行了测试。分散效果检测表明分散剂可有效控制粘土微粒的粒径,阻止粘土微粒的团聚,使得粘土微粒在基础油中有良好的分散稳定性。摩擦磨损试验表明:分散剂能改进有机粘土润滑油的摩擦学性能,其中2.5%低碱值合成磺酸钙与2.5%聚异丁烯双丁二酰亚胺分散剂复配使用时有机粘土润滑油的摩擦学性能最佳;分散剂的加入在一定程度上能够提高有机粘土润滑油的承载能力。     

微乳液法制备纳米铜粉及其在润滑油中的应用研究

研究了以微乳液法制备纳米铜粉。以CuSO4·5H2 O、NaHBO4、PVP、AES等为主要原料 ,制得粒度可控、经透射电镜检测粒径在 30～ 5 0nm、经X衍射分析为单质铜的铜粉。该铜粉和其他润滑油添加剂进行复配后添加在 5 0 0SN基础油中 ,可以大大提高润滑油的抗磨减摩性能、氧化安定性 ,以 3%的比例加入到润滑油中 ,可以节省燃油达 1 8 71 %。     

MoSe_2纳米片的制备及其摩擦性能

通过固相反应方法合成了MoSe2纳米片,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对其进行了表征;通过摩擦试验研究了MoSe2纳米片作为150bn润滑油添加剂的摩擦性能。结果表明:MoSe2具有纳米片状结构,长为100～500 nm,厚为10～50 nm,添加MoSe2纳米片基础油的摩擦因数要比添加MoS2纳米片基础油的高,其中MoSe2添加5%(质量分数)的润滑油的摩擦性能最好。