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润滑油添加剂的合成及摩擦学性能研究

作　者: 韩小艳
导　师: 柴多里
学　校: 合肥工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 环境友好型添加剂 含氮杂环类硼酸酯 复配体系 摩擦学性能 协同效应
分类号: TE624.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


润滑油添加剂的发展经历了从初期的适应发动机要求,到满足不同工况条件的要求,进而转变到今天需要更广泛地适应环保与节能的要求。作为绿色润滑油的添加剂,一方面在基础油中要有良好的响应性,另一方面不应对生态环境造成负面影响。近年来,对新型多功能环境友好型添加剂的开发和研制一直是摩擦学学者研究的重点之一。基于此,本论文制备了三种清洁、无污染的润滑油品添加剂,分别为减摩抗磨添加剂—含氮硼酸酯BNH、BNO及有机金属添加剂—8-羟基喹啉铁（Ⅲ）,并运用红外、1H核磁、X射线衍射分析、透射电镜等现代测试技术对产物进行分析表征,以期为绿色环保型润滑油添加剂的研究提供合成实验依据。将合成的BNH和8-羟基喹啉铁（Ⅲ）按质量百分比分散到液体石蜡基础油（LP）中,在四球摩擦磨损试验机上考察了它们的摩擦学性能,得到了一系列较优异的实验数据。根据测试结果分析得出:BNH添加剂的最佳添加量为1.0 % ,8-羟基喹啉铁（Ⅲ）有机金属添加剂的最佳添加量为1.0 % ,分别表现出最优的抗磨减摩性能。除此之外,对已有一些性能较好的杂环衍生物与无机纳米颗粒的复配研究也具有十分重要的现实意义,以便为实际应用积累数据,寻找添加剂组合的最佳配方。从这个角度出发,本论文尝试将自制的BNH和Fe3O4/OA两种添加进行复配并考察了此复配体系的摩擦学性能。结果表明,复配剂的减摩抗磨能力明显优于各单剂。当按1.0 %BNH:0.25 %Fe3O4/OA比例将两种单剂进行复配,则可获得最优的抗磨减摩协同效应,此时摩擦系数和磨斑直径分别为0.027和0.37 mm,较单剂1.0%BNH分别降低了22.9 %和5.1 %;而将此复配剂作为极压润滑剂使用时,应适当增加复配剂中Fe3O4/OA的添加量（大于2.5 %）。对磨损试验后的试球进行磨斑表面形貌观察并对摩擦机理进行了简要探讨。在摩擦过程中,含氮杂环硼酸酯在摩擦热的作用下分解,其中的活性元素N、B与金属摩擦副表面发生化学反应形成了具有强化表面和良好抗磨极压性能的吸附膜或摩擦化学反应膜;8-羟基喹啉铁（Ⅲ）的润滑效果归因于配合物纳米棒在摩擦界面起到一种类似“微轴承”的作用。此外,高温高压条件下,配合物的分解和金属保护层的形成对改善其摩擦学性能起到了重要作用。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 概述  13
  1.2 绿色润滑油添加剂的特点  13-14
  1.3 润滑油添加剂的分类及发展概况  14-16
    1.3.1 含硫极压抗磨剂  14
    1.3.2 含磷极压抗磨剂  14
    1.3.3 含氯极压抗磨剂  14
    1.3.4 含N 杂环衍生物添加剂  14-15
    1.3.5 硼酸衍生物添加剂  15
    1.3.6 纳米粒子润滑油添加剂  15-16
  1.4 选题意义  16
  1.5 本文研究的主要内容  16-18
第二章 含氮硼酸酯添加剂的合成及表征  18-31
  2.1 引言  18-19
  2.2 含氮硼酸酯添加剂的合成  19-23
    2.2.1 主要原料及仪器  19
    2.2.2 含氮杂环硼酸酯 BNH 的合成  19-22
    2.2.3 含氮硼酸酯BNO 的合成  22-23
  2.3 含氮硼酸酯添加剂的分析与表征  23-26
    2.3.1 含氮杂环硼酸酯 BNH 的分析与表征  23-25
    2.3.2 含氮硼酸酯BNO 的合成分析与表征  25-26
  2.4 结果与讨论  26-30
    2.4.1 中间产物1-羟甲基苯并三氮唑的熔点测定  26-27
    2.4.2 反应条件对BNH 产率的影响  27-28
    2.4.3 反应条件对BNO 产率的影响  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 8-羟基喹啉铁（Ⅲ）的合成及表征  31-38
  3.1 引言  31
  3.2 8-羟基喹啉铁（Ⅲ）的合成  31-33
    3.2.1 实验试剂和仪器  31-32
    3.2.2 8-羟基喹啉铁（Ⅲ）配合物的制备实验  32-33
  3.3 结果与讨论  33-37
    3.3.1 XRD 分析  33
    3.3.2 产物的TEM 形貌  33-34
    3.3.3 FTIR 表征  34-35
    3.3.4 产物的成分分析  35-36
    3.3.5 元素分析  36
    3.3.6 紫外光谱  36
    3.3.7 荧光光谱  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 添加剂摩擦学性能研究及机理探讨  38-52
  4.1 摩擦试验方法及设备  38-39
    4.1.1 MQ-800 型四球摩擦磨损试验机  38-39
    4.1.2 摩擦试验条件  39
  4.2 复配添加剂研究现状  39-40
  4.3 摩擦机理研究现状  40-44
    4.3.1 含氮硼酸酯添加剂的摩擦化学机理  40-41
    4.3.2 纳米添加剂的抗磨减摩机理  41-43
    4.3.3 有机金属添加剂的摩擦作用机理  43-44
  4.4 试验部分  44-49
    4.4.1 实验试剂与仪器  44
    4.4.2 润滑油样的配制  44-45
    4.4.3 单剂的摩擦学性能  45-48
    4.4.4 复配剂的摩擦学性能  48-49
  4.5 磨斑表面形貌分析及机理探讨  49-50
    4.5.1 BNH 润滑下的磨斑表面形貌分析及摩擦机理探讨  49-50
    4.5.2 8-羟基喹啉铁（Ⅲ）有机金属添加剂的摩擦机理探讨  50
  4.6 本章小结  50-52
第五章 结论  52-53
参考文献  53-59
攻读硕士学位期间发表的论文  59-60

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