液相等离子体法制备石墨烯及其摩擦学性能

为制备一种低成本的石墨烯作为润滑油添加剂,采用液相等离子体法制备了石墨烯粉末,研究放电电压与电流的对应关系及电解质浓度对起始放电电压的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱对石墨烯的微观形貌和组成进行表征,利用分光光度计研究不同石墨烯添加量在润滑油中的分散性和透光性,利用往复式摩擦试验机对不同石墨烯添加量的润滑油的摩擦学性能进行测试。结果表明:在相同电解质环境下,等离子体放电所需的功率基本恒定,当电解质Na2CO3浓度为0.3 g/L时,所需的起始电压(1.24 k V)和功率(0.258 kW)最低;制备的石墨烯粉末呈片层结构,在润滑油中的分散稳定性较好,静置48 h后透光率略有下降;当石墨烯添加量为0.4%和0.5%时,润滑油摩擦系数较低,约0.04,缸套和活塞环的磨损率下降至(2.5～2.8)×10-7mm3/(N·m),且随石墨烯添加量的增加继续稳定在较低水平;石墨烯作为润滑油添加剂可在摩擦表面形成稳定的吸附膜和化学反应膜,减少摩擦副的直接接触,使黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损和腐蚀磨损,降低了摩擦系数和磨损率。     

远红外纳米陶瓷粉润滑油添加剂的摩擦学性能

为了研究远红外纳米陶瓷粉作为添加剂对润滑油摩擦学性能的影响,将其表面改性后添加到牌号为150SN的基础油中,利用四球摩擦试验机对比研究陶瓷粉润滑油和基础油的摩擦学性能、摩擦系数和对应钢球的磨斑直径变化以及摩擦磨损机理。结果表明:两者的摩擦系数起始阶段相差不大,后期陶瓷粉润滑油的摩擦系数大幅减小;陶瓷粉润滑油的平均摩擦系数随着陶瓷粉添加量的增加先减小后增大,陶瓷粉添加质量分数为1.0%时,平均摩擦系数达到最小,相对基础油的变化率达-31.6%;陶瓷粉润滑油的磨斑直径远远小于基础油的,当陶瓷粉的添加质量分数为1.0%时,磨斑直径最小。     

PMMA/SiO2纳米杂化材料的制备及作为润滑油添加剂的摩擦学性能

用无皂乳液聚合法，一步制备了聚甲基丙烯酸甲酯，表面有机化二氧化硅（PMMA／SiO2）纳米杂化材料，采用了红外光谱（FT-IR）、透射电子显微镜（TEM）以及热分析（TGA-DSC）等仪器对材料的核一壳结构进行表征，利用四球机考察了添加剂在AN10全损耗系统用油中的摩擦学性能。结果表明，合成的PMMA／SiO，纳米杂化材料能提高润滑油的抗磨性能及承载能力，并能降低摩擦系数，其最佳用量为1．5％，同时，PMMA／SiO2纳米杂化材料能极大地提高润滑油的极压性能。     

PS/SiO2纳米杂化材料的制备及作为菜籽油添加剂的摩擦学性能

用无皂乳液聚合法一步制备了聚苯乙烯/表面有机化二氧化硅（PS/SiO2）纳米杂化材料，采用红外光谱（FF-IR）、透射电子显微镜（TEM）以及热分析（TGA-DSC）等对材料的核-壳结构进行了表征，表明PS/SiO2纳米杂化材料为平均粒径在60nm左右的良好分散圆球。利用四球机考察了添加剂在菜籽油中的摩擦学性能。结果表明，合成的PS/SiO2纳米杂化材料能提高菜籽油的抗磨性能及承载能力，并能降低摩擦系数，其最佳用量为1.0％。     

纳米润滑添加剂的摩擦学特性研究

纳米金属铜粒子粒度难以控制,其在润滑油中的分散性和稳定性也存在不少问题,为此,采用机械化学法在QM1SP04高能行星球磨机上制备出了铜颗粒粒径在15～60 nm之间的纳米铜浆,并与润滑基础油N68混合搅拌、沉淀后,获得了油溶性良好的纳米润滑油添加剂NT-1.用XP销-盘摩擦磨损试验机和四球摩擦试验机考察了NT-1添加剂的摩擦学性能,结果表明:添加NT-1纳米添加剂的N68润滑油比未添加时总磨损量减小了135%,出现了负磨损现象;将NT-1添加到长城15W/40SE汽油机油中,其PB值增加了26.0%,摩擦系数降低了11.1%,表现出良好的减摩性能和自修复功能.同时,将NT-1添加剂与3种有机钼盐配对试验,发现加入2%的硫化硫磷酸钼使基础油的承载能力提高了98.3%,其原因可能是有机钼与纳米铜之间存在协同作用.     

表面修饰硼酸钾作为船用气缸润滑油添加剂的高温摩擦学性能

以月桂酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为复配型修饰剂,采用等离子体辅助球磨法制备表面修饰硼酸钾润滑添加剂,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及同步热分析仪(DSC-TG)对添加剂进行表征分析,研究其在低碱值船用气缸油中的高温摩擦学性能,并讨论其减摩自修复机制。结果表明：在等离子体热效应和钢球机械研磨的耦合作用下,等离子体辅助球磨10 h的硼酸钾粉体和修饰剂被微区熔融并快速细化,获得的一次颗粒平均粒径在100～300 nm之间。通过修饰剂中离子对的化学作用,硼酸钾粉体表面吸附并化学键合—CH₂,—CH₃有机分子基团,实现粉体的亲油化改性,并保障在FEOCY 54低碱值船用气缸油中的分散性。在摩擦过程中,硼酸钾微粒在电荷作用下不断吸附沉积到摩擦表面,在金属接触区域形成滚动润滑及抗磨沉积膜,同时摩擦表面与硼酸钾粉体发生摩擦化学反应生成Fe₂O₃,Fe₃O₄,B₂O₃极具减摩抗磨作用的边界润滑膜,明显提...     

纳米铜润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能

为了研究纳米铜粉的制备与其摩擦学性能,利用高能球磨机采用干湿磨相结合的方法制备了纳米铜粉,再将其加入500SN齿轮油中制成润滑油添加剂,用透射电镜(TEM)及万能磨擦磨损试验机研究了纳米铜粉的微观形貌及其润滑油添加剂的摩擦学性能。结果表明:纳米铜粉粒径为10～40 nm,在修饰剂中分散较好,颗粒表面有明显包覆层;纳米铜润滑油添加剂可提高基础油的减摩抗磨性能;纳米铜粉含量0.05%的纳米铜润滑油样的摩擦学性能最好且摩擦系数最低;低载荷下纳米铜润滑油样的摩擦学性能优于高载荷下的。     

石墨烯基水润滑添加剂研究进展

随着工业的飞速发展和人们环保意识的日益增强,传统润滑油在避免环境污染等方面越来越难以满足人们的使用要求,而环境友好型润滑剂成为摩擦学研究的重要方向.水基润滑剂具有成本低、冷却性能优、可生物降解和安全性能好等优点,是一种典型的绿色环保型润滑剂,既可以满足生态环境保护的使用要求,又可以满足某些特殊环境的使用需求.但在实际应用中,需要引入纳米添加剂来解决水介质的运动黏度小、润滑性能有限和易腐蚀等问题.石墨烯基材料是一种具有优异力学性能的片层结构纳米材料,且片层之间的滑动属于超润滑滑动,作为水基润滑添加剂使用潜力巨大.然而,石墨烯是由类苯环为单元组合而成的稳定结构,片层之间存在强烈的π-π相互作用,在水基介质中很容易产生聚集沉淀.因此,近年来许多学者开始采用不同的方法对石墨烯基材料进行功能化修饰,逐渐发现修饰后的石墨烯基材料在水基溶液中具有较好的分散稳定性,并且保持石墨烯原有的力学和润滑性能,作为添加剂显著提升了水基介质的润滑性能.本文归纳了目前石墨烯面向水润滑潜在应用的常用改性方法:(1)利用氧化石墨烯等片层上的含氧基团作为"锚固点"与修饰分子发生化学反应的共价键功能化修饰;(2)利用修饰分子与石墨烯基材料之间的π-π相互作用、离子相互作用和氢键等作用力进行结合的非共价键功能化修饰;(3)对石墨烯基材料进行尺寸调控.修饰后得到的石墨烯基水润滑添加剂能够有效降低工件间的摩擦系数和磨损率,并提高水基润滑剂的缓蚀效率.但是,石墨烯基材料作为水基润滑添加剂使用,其在水中达到长期的分散稳定性还具有一定的挑战性.并且目前所采用的多为油基润滑剂的评价体系,缺少对其冷却性能和生物降解性的测试标准与方法,因此需要建立一套针对石墨烯基水润滑添加剂的完整、系统的评价体系.     

表面修饰硼酸钾作为船用气缸润滑油添加剂的高温摩擦学性能EI北大核心

以月桂酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为复配型修饰剂,采用等离子体辅助球磨法制备表面修饰硼酸钾润滑添加剂,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及同步热分析仪(DSC-TG)对添加剂进行表征分析,研究其在低碱值船用气缸油中的高温摩擦学性能,并讨论其减摩自修复机制。结果表明:在等离子体热效应和钢球机械研磨的耦合作用下,等离子体辅助球磨10 h的硼酸钾粉体和修饰剂被微区熔融并快速细化,获得的一次颗粒平均粒径在100~300 nm之间。通过修饰剂中离子对的化学作用,硼酸钾粉体表面吸附并化学键合—CH_(2),—CH_(3)有机分子基团,实现粉体的亲油化改性,并保障在FEOCY 54低碱值船用气缸油中的分散性。在摩擦过程中,硼酸钾微粒在电荷作用下不断吸附沉积到摩擦表面,在金属接触区域形成滚动润滑及抗磨沉积膜,同时摩擦表面与硼酸钾粉体发生摩擦化学反应生成Fe_(2)O_(3),Fe_(3)O_(4),B_(2)O_(3)极具减摩抗磨作用的边界润滑膜,明显提高船用气缸油的高温摩擦学性能。     

含巯基苯并噻唑官能团润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能

为了开发摩擦性能好的多功能润滑油添加剂,制备了一种分子中含有巯基苯并噻唑官能团的有机硼酸酯化合物添加剂BTSB,采用红外光谱、元素分析等方法对其结构进行了表征.将BTSB加入Priolube 3970多元醇酯基础油中,在四球磨损试验机上考察了BTSB的摩擦学性能.结果表明,制备的BTSB添加剂在基础油中具有良好的抗磨、减摩性能和突出的极压性能,在工业润滑油中具有良好的应用前景.     

丁基橡胶/还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能

采用水合肼(HH)为还原剂制备还原氧化石墨烯(rGO),以rGO作为增强填料,丁基胶乳为基体,通过改进的超声胶乳混合和原位还原工艺,制备了力学性能优异的丁基橡胶(IIR)/rGO复合材料。结果表明,在IIR基体中添加较低含量rGO时,rGO显示完全剥离和均匀分散的状态;rGO由于具有较高的比表面积,可以提高其与IIR基体之间的界面相互作用,使得IIR/rGO复合材料的拉伸强度和断裂伸长率共同增大;对比纯IIR,IIR/rGO复合材料的储能模量增加、损耗因子减小,具有更好的阻尼性能和热稳定性。     

氧化石墨烯/镍纳米润滑添加剂的润滑性能

目前有关氧化石墨烯表面负载金属纳米颗粒作为润滑添加剂的研究不多.为此,利用化学沉淀法制备了氧化石墨烯/镍纳米润滑复合材料,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征.将氧化石墨烯和氧化石墨烯/镍纳米材料作为润滑添加剂分别添加到液体石蜡中,利用四球摩擦磨损试验机分别考察其摩擦学性能.结果表明:相对于纯液体石蜡,添加氧化石墨烯/镍纳米润滑复合材料的液体石蜡和添加氧化石墨烯的液体石蜡的润滑效果都有提高,且添加氧化石墨烯/镍纳米复合材料时润滑效果最好.氧化石墨烯/镍纳米复合材料添加量为0.08％时润滑效果最好,相对于纯液体石蜡,摩擦系数和磨斑直径分别降低了18％和22％.     

纳微米硼酸盐添加剂的抗磨减摩性能研究

用超声波乳化分散，在微乳液中反应制备了球状无定型纳微米硼酸盐添加剂，粒径为50—250nm。用四球摩擦试验机研究其摩擦学性能，当WB＝0．5％时，磨斑直径最小，减摩性能最优。用XPS分析了纳微米硼酸盐添加剂在摩擦表面，摩擦化学反应产物硼氧化物、O—B—N类化合物、酸性化合物以及吸附的有机化合物组成。并探讨了其抗磨减摩机理。     

纳米SiO2润滑油添加剂的制备

选用正硅酸乙酯为原始材料,制备了应用于润滑油添加剂的纳米二氧化硅.通过正交实验讨论各反应因素对产率的影响,确定了最佳反应条件.利用XRD、TEM、FT-IR测试手段研究了最佳反应条件下制得的二氧化硅的结构和形貌.结果表明二氧化硅为40nm左右的球形,属于无定形结构,表面含有大量的羟基,可在金属表面形成吸附薄膜.     

表面改性海泡石纳米纤维作为润滑油添加剂的摩擦学行为

利用机械化学湿法表面改性工艺对海泡石矿物粉体进行了表面有机包覆和细化处理,得到了在润滑油中具有良好分散稳定性的纳米尺度的海泡石短纤维.借助往复式滑动磨损试验机,以GCr15/45#钢为摩擦副,考察了表面改性海泡石作为500SN矿物基础油添加剂的摩擦学行为.利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线光电子能谱仪和纳米压痕仪分析了磨损表面的形貌、成分及纳米力学性能,揭示了表面改性海泡石添加剂的减摩润滑机理.结果表明,表面改性海泡石在不同载荷与频率下均表现出良好的抗磨减摩性能,当载荷为100 N、频率为20 Hz时,摩擦因数和45#钢磨损体积的降幅分别达到69.5％和71.7％.润滑油中部分海泡石粉体直接参与了金属表面复杂的化学反应,形成了由金属氧化物、氧化物陶瓷和石墨等组成的复合摩擦表面膜,该表面膜的形成与海泡石层链状结构及海泡石在不同摩擦条件下解理释氧、晶体结构破坏、活性基团重组密切相关.     

银/还原氧化石墨烯负载聚丙烯熔喷非织造材料的制备及抗菌抗静电性能

为了赋予聚丙烯(PP)熔喷非织造材料良好的抗菌和抗静电性能,使其在医疗卫生等领域得到更广泛的应用,首先利用聚多巴胺(PDA)和聚乙烯亚胺(PEI)对PP熔喷非织造材料进行表面改性得到P-PP,再通过微波辅助法负载银/还原氧化石墨烯(Ag/rGO)得到了Ag/rGO-P-PP复合熔喷非织造材料。同时制备了单独负载rGO、Ag的rGO-P-PP、AgP-PP和未经表面改性处理的Ag/rGO-PP材料。通过对复合材料的结构和性能表征,表明Ag/rGO成功负载到P-PP熔喷非织造材料的表面,得到的复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均大于99.99%,表面电阻率达到1.77kΩ,半衰期达到0.01 s。与rGO-P-PP、Ag-P-PP和Ag/rGO-PP相比,Ag/rGO-P-PP减少了纳米Ag的团聚,负载较均匀,抗菌和抗静电效果也最佳。     

石墨烯改性润滑油的悬浮分散特性和摩擦学性能

用分光光度法定量评定润滑油中石墨烯的浓度,根据石墨烯的浓度(0.0125~0.075 mg/mL)与润滑油吸光度之间的正相关特性考察了石墨烯的初始浓度、超声处理时间以及表面活性剂掺量等因素对石墨烯改性润滑油悬浮分散特性的影响和最佳工艺参数范围,并将优化出的分散性良好、长期稳定悬浮的石墨烯改性润滑油用于摩擦学性能测试。结果表明,适当的超声分散和表面改性可提高石墨烯改性润滑油的分散悬浮效果。石墨烯浓度为0.025 mg/mL时石墨烯改性润滑油的摩擦系数降低74.78%,磨斑尺寸减小了28.33%。