两亲性纳米微球的制备及水润滑性能

水溶性纳米微球作为润滑添加剂成为润滑领域的重要发展方向。通过简单的无皂乳液聚合制备聚(苯乙烯-甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐)[P(St-co-SPMA)]两亲性纳米微球，通过改变聚合单体、微球浓度以及载荷，利用摩擦磨损试验机考察聚苯乙烯(PSt)和P(St-co-SPMA)2种纳米微球作为水润滑添加剂的摩擦学性能。结果表明：具有复合结构的两亲性纳米微球作为水润滑添加剂起到了非常优异的减摩抗磨性能，这是由于亲水单体的加入在微球表面形成水化层，避免了摩擦副之间的直接接触且保护了摩擦表面，有效改善了界面摩擦性能；2种纳米微球在高载荷下有着更为优异的减摩与抗磨性能，证明了纳米微球优异的承载能力。该研究为设计高效水润滑添加剂提供了新的思路，在生物润滑领域有着广阔的应用前景。     

氧化钐包覆铁纳米复合粒子的合成及微波响应特性

以Fe和Sm2O3的微米粉体为原料，压制成块体靶材，在H2＋Ar混合气氛下蒸发，原位合成了Sm2O3包覆Fe纳米复合粒子，对其成分、结构和微波频段的电磁响应特性进行了分析。结果表明，Fe／Sm2O3复合纳米粒子具有清晰的“核／壳”结构，并通过“定量氧辅助-气-液-固”机制对其形成过程进行了探讨。电磁性能分析结果显示，由介电性稀土氧化物和铁磁性‘金属构成的“核／壳”纳米结构具有微波吸收特性，其损耗机制主要以介电型损耗为主。本文采用的物理气相方法有利于多组元的纳米结构复合，实现了稀土氧化物包覆异质金属纳米胶囊合成，为金属／稀土氧化物纳米复合材料的合成与应用提供，了试验依据。     

环保型纳米润滑材料的研究

从环保角度,选择了两种纳米材料作为润滑油抗磨、极压添加剂。介绍了纳米材料的制备,根据亲水亲油平衡值(HLB)选择了合适的表面活性剂,并将其加入到含有单种或两种复合纳米粒子的润滑油中进行表面改性,采用四球摩擦磨损试验机测定含纳米粒子的润滑油的摩擦学性能。结果表明:含纳米粒子的润滑油具有良好的抗磨减摩性能,且含复合纳米粒子的润滑材料的抗磨减摩性能比单种纳米粒子的润滑材料的抗磨减摩性能好。这里还探讨了纳米润滑材料的抗磨减摩机理。     

光催化材料研究进展

叙述了近些年来光催化材料的研究进展与核一壳型光催化纳米材料的研究现状,指出光催化材料尤其是纳米材料在治理环境污染方面发挥的巨大作用。同时,结合笔者的工作,简要介绍了纳米SnO2光催化剂的特点、制备方法和复合结构,并对其前景进行了展望。     

核壳型硼酸钙/SiO2复合微球的制备及摩擦学性能研究

以硼砂、硝酸钙和正硅酸乙酯为原料,在温和条件下制备核壳型硼酸钙/SiO2复合微粒。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT0IR)研究复合微球的结构,发现SiO2包覆于硼酸钙的表面。将油酸修饰的复合微粒分散于液体石蜡中,利用四球摩擦试验机在载荷392 N、转速1 450 r/min、时间30 min的条件下考察其摩擦学性能。结果表明,该复合微粒具有良好的摩擦学性能,其中质量分数1.0%的复合微粒可使液体石蜡的磨斑直径从0.7 mm降低到0.5 mm,摩擦因数从0.09降低到0.05。含硼酸钙/SiO2复合微粒的液体石蜡润滑时,磨痕表面生成含B、Fe和Si的摩擦膜,从而起到减摩抗磨的作用。     

SiO2/MgO复合纳米添加剂的摩擦学和磨损修复性能研究

用化学方法制得粒径约为40nm的SiO2／MgO复合纳米粒子。用四球机和环-块试验机分别考察了其在矿物油中的抗磨减摩和自修复性能；用SEM和XPS分析了磨斑表面的形貌和元素组成，并探讨其润滑和自修复作用机理。研究表明：SiO2／MgO复合纳米添加剂具有优良的减摩、抗磨和自修复性能；在接触区的高温高压下SiO2／MgO复合纳米粒子在摩擦表面熔融、铺展和沉积，形成低剪切强度的表面膜，既提高了抗磨减摩性能，又表现出良好的自修复效果。     

磁性壳聚糖复合微球的制备及表征

采用磁性Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,用反相悬浮聚合法制备了磁性壳聚糖复合微球,用激光粒度仪和透射电镜对磁性壳聚糖微球的尺寸和形貌进行分析,考察了壳聚糖浓度、乳化剂用量、交联剂浓度、搅拌速度等参数对壳聚糖成球的影响。结果表明:使用4 mL质量浓度为4 g·L~(-1)壳聚糖溶液、0.1 mL司本-80和0.1 mg磁性Fe_3O_4纳米颗粒,经超声分散1 h后,加入0.5 mL4%的戊二醛,在转速350 r·min~(-1)搅拌条件下,室温下反应2 h,可得到形貌光滑、粒径为0.5～2 μm的磁性壳聚糖复合微球,该壳聚糖复合微球具有较好的磁响应性能。     

原位溶胶-凝胶法合成纳米SiO_2润滑液的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法在亲水性聚醚油中原位制备纳米二氧化硅微球。利用透射电镜系统考察反应条件,如氨水和水的添加量、正硅酸乙酯(TEOS)添加量、聚醚含量及水解温度对原位生成的纳米二氧化硅颗粒的直径和形貌的影响。结果表明:随着TEOS、氨水及水含量的增加,纳米二氧化硅颗粒直径逐渐增大;而随着聚醚油含量增加以及反应温度的升高,纳米二氧化硅颗粒直径逐渐减小直至出现严重团聚。使用四球摩擦磨损试验机,研究不同粒径的纳米二氧化硅微球对润滑油减摩抗磨性能的影响。结果表明,随着纳米颗粒添加量的增加其摩擦因数和磨斑直径呈现出先下降后上升的趋势;在纳米颗粒最佳添加量时,纳米颗粒直径越小其减摩抗磨效果越明显;同时,纳米二氧化硅润滑液具有优异的减摩抗磨性能,但其最佳添加量受颗粒直径影响呈非规律性变化。     

二维层状Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料的制备及其摩擦学性能研究

采用水热反应制备出β-Ni(OH)2,然后通过水热还原得到Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体材料,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的相结构、成分及形貌进行表征分析。采用四球摩擦磨损试验机评价制备的Ni/β-Ni(OH)2作为润滑油添加剂的摩擦学性能,基础油为PAO6。摩擦试验后,采用SEM分析典型试验钢球磨斑的表面形貌,利用能谱仪(EDS)研究磨斑表面化学元素的组成,探讨Ni/β-Ni(OH)2纳米复合润滑添加剂的减摩抗磨机制。结果表明:Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料作为润滑添加剂具有极好的减摩抗磨性能,显著优于基础油PAO6和未负载纳米Ni的二维β-Ni(OH)2层状材料;与基础油相比,添加0.1%质量分数Ni/β-Ni(OH)2添加剂的油样的摩擦因数和磨斑直径分别降低了17.6%和41.5%;Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体综合了纳米Ni及层状β-Ni(OH)2两部分结构特性,在摩擦过程中,复合材料中的纳米金属粒子Ni与层状结构材料β-Ni(OH)2能够相互增强起到协同润滑作用。     

羟基硅酸盐/纳米铜复合添加剂摩擦学性能研究

由羟基硅酸镁和纳米铜粉体按质量比1∶1组成复合添加剂,利用MJ-800型四球摩擦磨损试验机考察复合粉体、硅酸盐粉体和纳米铜分别作为N68基础油添加剂的摩擦学性能,借助JSM3010型扫描电子显微镜及EDS测试分析钢球磨痕的表面形貌和成分组成,研究了添加剂的作用机制.结果表明:添加剂的引入明显改善了基础油的摩擦学性能,添加剂粒子通过吸附、填充、微滚珠以及熔融铺展作用降低钢球磨损,并对磨损表面进行一定的修复;硅酸盐粉体和纳米铜表现出良好的协同抗磨效应,复合添加剂的极压抗磨性能优于硅酸盐粉体或纳米铜单独作为添加剂.     

复合纳米润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能

采用超声机械法制备了经过化学修饰的纳米Al2O3、SiO2、MgO复合粉体,使其稳定地分散在基础油中,考察了油的摩擦学性能,用扫描电镜(SEM)、X射线能量色谱仪(EDS)分析了摩擦副表面的形貌和组成,同时初步分析了添加剂的润滑机理.结果表明:所制备的复合纳米粉体为平均粒径58 nm的球形微粒,在润滑油中具有较好的抗磨减摩能力,表现出良好的自修复效果.     

离子液体对WS2纳米润滑油摩擦学性能的影响

纳米二硫化钨的润滑性能优异,但由于其在润滑油中易团聚沉降,影响了其在润滑油中抗磨减摩性能的发挥。为改善纳米WS2的抗磨减摩性能,将一种磷酸盐离子液体添加到WS2纳米润滑油中,通过四球摩擦试验机对其摩擦学性能进行测试,采用XPS、EDS和电子显微镜等表征方法对钢球磨损表面进行表征。结果表明：虽然添加离子液体后纳米润滑油的摩擦因数略微上升,但相对基础油,离子液体仍可使其摩擦因数最大降低28%,同时能显著地减小磨斑直径,最大降幅达到了44%。离子液体在摩擦过程中与WS2反应生成PW,该物质作为催化剂加速了摩擦过程中的氧化反应,生成的化合物作为化学摩擦膜减少磨损,提升润滑油抗磨减摩性能。     

纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

研究纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能。以不同的表面活性剂和不同的超声波分散时间制备纳米二硫化钼润滑油,考察表面活性剂和超声波分散时间对纳米二硫化钼分散稳定性的影响。采用四球机和描电镜考察纳米二硫化钼在润滑油中的摩擦学性能。结果表明,2%油酸表面活性剂和超声波分散30 min可有效提高纳米二硫化钼在润滑油中的分散稳定性,纳米二硫化钼在润滑油中具有良好的抗磨性能、减摩性能,特别是0.01%二硫化钼在润滑油中的抗磨性能和高负荷下的减磨性能更为突出。     

无机类富勒烯二硫化钼的减摩抗磨特性

以仲钼酸铵和醋酸为前驱物制得了三氧化钼纳米粉,将其与硫粉混合在氢气氛下通过还原硫化反应合成了无机类富勒烯二硫化钼,其粒径分布为30-200nm,形貌为类球形。用MMU-10G屏显式材料端面高温摩擦磨损实验机测定了无机类富勒烯二硫化钼在混合润滑状态下的摩擦磨损性能,实验表明：无机类富勒烯二硫化钼能够明显改善基础油的减摩抗磨性能,复合油润滑时的最小摩擦因数为0.0127;无机类富勒烯二硫化钼能够显著提高润滑油的成膜和承载能力。润滑机制是无机类富勒烯二硫化钼纳米颗粒的化学惰性和将滑动摩擦变为滚动摩擦。     

六方氮化硼负载纳米铜润滑添加剂的制备及其摩擦学性能研究

采用水热吸附及热解还原制备六方氮化硼负载纳米铜复合润滑添加剂(Cu/h-BN),利用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)以及红外光谱仪(FT-IR)对样品进行表征.将纳米润滑添加剂分散到聚α-烯烃(PAO10)中,采用球盘摩擦试验考察其摩擦学性能.采用扫描电子显微镜(SEM)对典型的磨痕进行...     

十二烷氧基改性硼酸铜的合成及抗磨减摩性能研究

合成了一种新型的油溶性含硼润滑油添加剂———十二烷氧基硼酸铜。采用四球和环-块摩擦磨损试验机评价了其摩擦学性能。结果表明,在HVI500中性矿物油中加入十二烷氧基硼酸铜以后,其承载能力明显提高,磨斑直径和摩擦因数均显著降低。从磨斑表面XPS分析结果可以推断,添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学降解反应,生成的产物Cu2O和B2O3沉积在摩擦表面而起润滑作用,从而改善抗磨减摩性能。     

Tribological Performance of Attapulgite Nano-fiber/Spherical Nano-Ni as Lubricant Additive

Tribological properties of attapulgite, Ni and their composite nanoparticles suspended in mineral lubricating oil for a steel–steel contact were investigated with an optimal SRV-IV oscillating friction and wear tester. Results demonstrated that the composite nanoparticles exhibit better friction-reduction and anti-wear properties than the single additives. The oil containing a composite powder of 0.5 % attapulgite and 0.1 % Ni owns the best friction-reduction and anti-wear properties. Under the lubrication of oil containing composite nanoparticles, a smooth and compact tribofilm mainly composed of iron oxides, Ni, NiO and silicon oxide was formed on the rubbing surface.     

合成基润滑油聚α-烯烃低温摩擦润滑性能研究

在低温条件下,润滑油黏度变大,流动性变差,添加剂活性降低,对润滑性能产生显著影响。为研究PAO润滑油的低温摩擦润滑性能,以不同黏度级别PAO基础油为研究对象,采用流变仪MCR302、SRV摩擦磨损试验机,研究PAO润滑油样及添加极压抗磨添加剂的油样在低温条件下的流变性能和磨损润滑性能。试验结果表明：在低温环境下,随着温度降低,PAO油样的黏度急剧增大,黏度越大的油样其受低温条件影响越明显;PAO油样在低温环境下,表现出明显的剪切稀化现象;低温环境使得极压抗磨剂添加剂的活性变低,添加剂并未表现出减摩抗磨作用。因此,低温试验条件对PAO基础油和添加剂的摩擦学性能产生显著影响,阻碍了基础油和润滑油添加剂减摩抗磨作用的发挥。     

N-月桂酰基谷氨酸的合成及作为润滑油添加剂的研究

采用月桂酰氯和谷氨酸在碱性溶液中反应制备出了N-月桂酰基谷氨酸。用红外光谱对其主要官能团进行了表征;考察了该物质作为润滑油添加剂对HVI350矿物基础油的生物降解性能的影响,并用四球摩擦磨损试验机考察了N-月桂酰基谷氨酸在HVI350矿物基础油中的摩擦磨损性能。结果表明：N-月桂酰基谷氨酸作为矿物油添加剂提高了矿物油的生物降解性能,并且具有良好的抗磨减摩性能和优良的防锈性,是一种环境友好型的多功能润滑添加剂。     

无硫磷三嗪衍生物的摩擦学研究

合成了一种三取代无硫磷三嗪衍生物,用四球机考察了它们在菜籽油和改性后的菜籽油中的摩擦学性能,用X射线光电子能谱仪（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）分析了磨损表面形貌和元素化学形态。结果表明,所考察的添加剂都能有效提高基础油的承载能力;在一定的条件下,能够有效地提高基础油的减摩和抗磨性能;在摩擦过程中,含上述添加剂的菜籽油与摩擦副表面发生了摩擦化学反应,生成混合边界润滑膜,从而起到了减摩抗磨作用。