新型二异辛基二硫代磷酸酯季铵盐离子液体在三种不同基础油中的摩擦学研究*

合成二异辛基二硫代磷酸酯季铵盐离子液体的极压抗磨剂MDAPD;利用四球摩擦磨损试验机考察其在合成油（PAO）、矿物油（5CST）及菜籽油（RSO）中的摩擦磨损性能,测定其抗腐蚀性及低温流动性;使用SEM观察磨斑的表面形貌并使用XPS分析摩擦膜的化学组成,并初步探究摩擦学机制。研究结果表明：MDAPD具有良好的低温流动性、热稳定性和抗腐蚀性,在菜籽油和合成油中具有较好的抗磨性能;添加剂在摩擦过程中发生化学反应,主要生成了由FeSO4、Fe2(SO4)3、FeS、FeS2和FePO4组成的边界润滑膜,从而提高了基础油的抗磨性能。     

含丁辛基二硫代磷酸锌润滑油在磁场中的摩擦学性能

为研究磁场对含丁辛基二硫代磷酸锌(T202)润滑油摩擦学性能的影响,用改进后的四球摩擦磨损试验机考察有无磁场条件下T202在150SN基础油中的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对比分析试件磨斑表面形貌及其典型元素的化学状态,并初步探讨摩擦机制。摩擦学性能测试结果表明,磁场条件下测得的摩擦因数和磨斑直径均比无磁场时小;XPS分析表明,含T202润滑油润滑时磨痕表面发生了复杂的摩擦化学反应,磁场有利于T202中S、O、P、Zn元素与金属表面的结合,促进了金属表面化学反应膜的生成和对金属表面的改性而起到润滑增效的作用。     

脂肪酸咪唑啉季铵盐在海水中的摩擦学性能研究

用二乙烯三胺分别和油酸和十二羟基硬质酸反应合成2种咪唑啉季铵盐(OMAS,TMAS),用傅里叶变换红外光谱对其结构进行表征;用模拟海水代替水作基础液,用四球摩擦磨损实验机评价2种添加剂的减摩抗磨性能和承载能力,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对磨损表面进行表征。结果表明:当添加剂的质量分数为1.0%时,水基基础液的减摩抗磨效果明显提高;与空白水基基础液相比,含OMAS的水基基础液的最大极压值提高了1倍多,而含TMAS的水基基础液的最大极压值提高了9倍多;TMAS的减摩抗磨及承载能力都优于OMAS,这是因为含羟基侧链咪唑啉季铵盐比含不饱和键侧链的咪唑啉季铵盐的键合或吸附能力强,更易在金属表面成膜。XPS和EDS测试结果表明,摩擦过程中OMAS和TMAS通过摩擦化学反应或吸附在金属表面形成了一层含Fe、N化合物的边界保护膜,提高了水基基础液的减摩抗磨效果。     

硫代磷酸钆与硼酸酯复合摩擦学性能研究

摩擦磨损试验结果表明，含钆元素的稀土化合物二烷基二硫代磷酸钆与有机硼酸酯具有优异的协合润滑作用。采用扫描电子显微镜和俄歇电子能谱研究了协合润滑机理。结果表明，这种协全润滑作用是由于在摩擦表面生成一层含有Ｇｄ，Ｂ，Ｓ和Ｐ等元素的表面保护膜；同时在摩擦亚表面形成了Ｇｄ－Ｂ摩擦共渗层，且钆元素对硼元素的渗透具有“磨擦催渗”作用使渗层硼含量增加，从而提高材料表面硬度而使耐磨性能改善。     

离子液体在润滑脂中的导电性和摩擦学性能研究

以聚亚烷基二醇(PAG)为基础油,LiBF_4和LiNTf_2锂盐为添加剂原位形成离子液体;制备以离子液体为基础油,以高碱值复合磺酸钙为稠化剂的导电润滑脂,考察其体积电阻率、接触电阻等导电性,在MFT-R4000高速往复摩擦磨损试验机上评定其摩擦学性能,并采用超高分辨率场发射扫描电子显微镜进行表面分析。结果表明:LiBF_4和LiNTf_2可显著提高高碱值复合磺酸钙基脂的导电性,且LiBF_4比LiNTf_2导电效果更好;在摩擦过程中LiBF_4能在摩擦副之间形成摩擦保护膜,因而其具有优异的减摩抗磨作用;含质量分数2%LiBF_4的高碱值复合磺酸钙基导电润滑脂,其导电性和摩擦学性能明显优于商用电力复合脂,可作为新型电力复合脂使用。     

空心微珠在基础油中的摩擦学性能研究

制备出双重改性空心微珠并作为润滑添加剂添加到500SN基础油中,通过光学显微镜观察,双重改性空心微珠在基础油中的分散性良好,具有完美的球形结构,其粒径约为1.83μm。考察含有不同质量分数空心微珠的500SN基础油在四球试验机和HQ-1试验机中的摩擦学性能。其中四球机为点接触方式,HQ-1为线接触方式。结果表明当空心微珠添加质量分数为0.5%时,四球试验机的pB值升高8.51%,且有效地降低了摩擦磨损,在HQ-1试验机中也取得良好的抗磨减摩性能。通过SEM、EDS、XPS观察分析线接触试验的试块磨痕,提出空心微珠在基础油中具有抛光、沉积和滚滑作用。     

碳酸二异十六酯基础油的制备及其润滑性能研究

以碳酸二甲酯(DMC)和异十六醇(C_(16)H_(33)OH)为原料,甲醇钠为催化剂,采取两步反应法高效制备碳酸二异十六酯(DHC)。采用傅里叶红外光谱仪、质谱仪及核磁共振仪对反应产物进行结构表征,并初步研究其作为润滑剂基础油的热氧化安定性、理化性质及润滑性能。表征结果证明制备的产物为碳酸二异十六酯,优化条件下的收率高达90%。制备的DHC具有适宜的黏度、优异的热氧化安定性,倾点低于-60℃,且具有与癸二酸二异辛酯(DOS)相同的润滑性,适合作为高黏度指数、低温润滑剂基础油。     

硫代磷酸三苯酯在季戊四醇酯中摩擦学性能及作用机理的研究

使用四球试验机，Falex摩擦试验机，铁谱技术和俄歇电子能谱技术考察了硫代磷酸三苯酯（TPPT）在季戊四醇酯中的摩擦学性能，研究表明：硫代磷酸三苯酯是良好的极压添加剂，很小的添加量就能起到良好的抗极压作用；而起抗磨作用时，必须满足一定添加量的要求，这是因为TPPT是必须在一定的高温下才能起作用的添加剂，在极压试验条件下，因摩擦产生的温升比常磨试验要大，因此TPPT的感受性更好，文章最后对TPPT的作用机理也进行了一定的推测。     

系列磷酸酯水溶性离子液体在水中摩擦学行为研究

基于分子设计的理念,将辛醇、十二醇、十八醇分别与五氧化二磷反应得到不同链长的磷酸酯,再与二乙醇胺反应制备出3种水溶性离子液体润滑添加剂。采用红外光谱分析定性确认添加剂的结构,并应用热重分析3种添加剂的热稳定性。通过四球摩擦磨损试验机评价3种添加剂在水体系中的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对磨损表面进行表征分析,探讨其摩擦化学机制。结果表明:3种添加剂的热分解温度较高,分别为130、165、178℃;3种添加剂均能显著提高水体系的减摩抗磨和耐极压性能,且其抗磨和耐极压性能随着链长的增加而增强,这可能与添加剂的吸附能力和反应活性有关,烷基链较长的添加剂更容易吸附在金属表面,高载荷下能更快地与金属发生反应形成边界润滑膜;添加剂在表面形成的反应膜主要由铁氧化物,磷酸铁构成;边界润滑膜的存在提高了水体系的摩擦学性能,丰富了水作为润滑介质的使用场合。     

离子液体催化合成高粘度指数基础油工艺研究

为制备高黏度指数合成基础油,以1-癸烯为齐聚原料、［Emim］Cl/AlCl3离子液体为催化剂合成聚a-烯烃基础油,考察［Emim］Cl/AlCl3摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间和原料含水量对反应产物性能及收率的影响。结果表明,提高催化剂AlCl3:［Emim］Cl摩尔比或降低反应温度,合成润滑油的黏度增加;增加催化剂用量可提高产物黏度,但会增加异构化等副反应,降低产物黏度指数;反应原料中含水量变化对聚合度有重要影响,但黏度指数保持稳定。在AlCl3/［Emim］Cl摩尔比为2∶1,催化剂质量分数为10%,反应温度为60 ℃,反应时间4 h的条件下,合成油的100 ℃运动黏度在10.34 mm2/s以上,黏度指数高于143,适合作为柴油机多级润滑油基础油。     

磷酸酯离子液体润滑脂的摩擦学性能研究

用腐蚀性较低、简单易合成的磷酸酯离子液体为基础油,聚四氟乙烯微粉为稠化剂制备一种新型的离子液体润滑脂,在Optimol SRV摩擦试验机上考察其对钢/钢摩擦副的摩擦学性能。结果表明,磷酸酯离子液体润滑脂在室温和高温(100℃)下都表现出优异的减摩抗磨性,并且其减摩抗磨性与离子液体阳离子和阴离子的烷基链长密切相关。磨斑表面扫描电镜和XPS的分析结果表明:摩擦表面既存在离子液体润滑脂与摩擦表面发生摩擦化学反应生成的含有Fe F2、Fe PO4和氮的氧化物的化学反应膜,又存在稠化剂聚四氟乙烯的物理吸附膜。     

离子液体改性环氧树脂复合材料摩擦学性能研究

为探讨离子液体的加入对环氧树脂固化过程及摩擦学性能的影响,制备离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)改性环氧树脂复合材料,并通过红外光谱、核磁共振氢谱、扫描电镜元素分析等考察离子液体在环氧树脂中的存在及分散状态,分析离子液体含量对复合材料动态热力学性能及减摩抗磨性能的影响.结果表明:离子液体与环氧树脂本体及固化剂...     

两种离子液体的摩擦学行为研究

合成了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bm im]BF4)及1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C2OHm im]BF4)2种室温离子液体。在四球摩擦机上研究了这2种离子液体的摩擦学性能,用SEM和XPS对磨痕表面的形貌和元素组成进行了表征,并分析了2种离子液体不同的润滑机制。结果表明,由于[C2OHm im]BF4上的功能化基团容易吸附在摩擦副表面,其在中低载荷下有更好的减摩抗磨性能。     

硫烯在可降解基础油中的摩擦学特性的研究

分别以季戊四醇酯和菜籽油为基础油,以硫烯(T321)为添加剂,在四球摩擦磨损试验机上实验了润滑剂的摩擦学特性实验,用扫描电镜(SEM)观察了磨痕形貌,用能谱仪分析了油膜成分,结果表明季戊四醇酯对硫烯(T321)的感受性比菜籽油好,且在季戊四醇酯的油膜中硫元素的含量远远高于菜籽油。在小剂量添加时,季戊四醇酯润滑性能好;大添加量时,则是菜籽油润滑性能好。     

离子液体修饰的碳纳米管在脂中的摩擦学性能研究*

以聚α烯烃(PAO40)为基础油,锂钙皂为稠化剂,离子液体修饰碳纳米管为添加剂制备复合锂-钙脂,并对其滴点、抗腐蚀性、导电性进行测试。用FT-R400高速往复摩擦磨损试验机考察该润滑脂的摩擦磨损性能。利用扫描电子显微镜(SEM)观察磨斑表面形貌。结果表明:离子液体修饰碳纳米管提高了润滑脂的导电和摩擦学性能;低碳链的离子液体修饰剂对提高润滑脂的导电性效果明显,而长碳链的离子液体修饰剂对提高润滑脂的减摩抗磨性能更有效,这些归因于碳纳米管与离子液体极性的相互作用提高了润滑脂的导电和摩擦学性能。     

离子液体在微量润滑磨削界面的摩擦学机理研究

采用电镀CBN砂轮,以镍基合金GH4169为工件材料,实验研究了两种离子液体的微量润滑磨削加工性能,分别是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(［BMIM］BF4)和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(［HMIM］BF4),并采用分子动力学模拟,揭示了离子液体在磨粒/工件界面物理吸附膜的形成机制,进一步开展了工件已加工表面的X射线光电子能谱（XPS）分析,揭示了离子液体在磨粒/工件界面化学反应膜的形成机制。研究结果表明：上述两种离子液体适合作为磨削液应用于微量润滑磨削加工中,既能较干磨大幅降低磨削比能和磨削力比,提高工件已加工表面质量,又能较干磨大幅降低磨削温度达100 ℃以上,避免磨削烧伤;磨粒磨钝表面由于微破碎所形成的凹槽状断口是离子液体进入磨粒/工件界面的输运通道,离子液体分子通过吸附在凹槽状断口内形成边界润滑膜,通过减小磨粒工件之间的直接接触面积来减小摩擦力;在微量润滑磨削加工过程中,以上两种离子液体均与工件在磨削界面上发生化学反应,形成了氟化物与氧化物共存的化学反应膜。     

二烷基二硫代磷酸修饰纳米CdS微粒的合成及其摩擦学性能研究

合成了二烷基二硫代磷酸(DDP)修饰的CdS纳米微粒,用透射电子显微镜和电子衍射对其形貌和晶体结构作了观察分析,通过四球试验考察了它在润滑油中的摩擦学行为.结果表明:DDP修饰CdS纳米微粒的粒径大都在3～5 nm之间,其在液体石蜡中在极低的添加量下即具有良好的抗磨效果.     

有机稀土添加剂及在加氢基础油中的摩擦学性能

用四球试验机评价了二烷基二硫代氨基甲酸稀土(La和ce)和环烷酸稀土(La和Ce)在加氢基础油中的摩擦学特性.结果表明,有机稀土添加剂具有优良的抗磨和减摩性能及高的承载能力,与其他添加剂复配具有良好的协同效应.基于AES分析探讨了有机稀土添加剂的作用机制,发现有机稀土化合物在摩擦副表面形成复杂的化学反应膜,呈现出优良的摩擦学特性.     

抗磨添加剂在不同ATF基础油中摩擦学性能研究

选择矿物油、部分合成油、全合成油作为自动变速箱油基础油,将不同的极压抗磨剂T203、T307、T306加入不同的基础油组合中,通过四球机测试不同极压抗磨添加剂在基础油中的摩擦学特性。试验结果表明:在单一基础油中,T203、T307对矿物油的抗磨性能最优,不同添加量T306在不同基础油中抗磨性能较相近;在极压性能方面,T203、T306在全合成油中的极压性感受性最优,T307在各基础油中极压性能差别不大;其中部分合成油中,合成油的比例对摩擦性能的影响也有不同程度差异;与单剂相比,双剂配合没有明显提高基础油抗磨性。