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黄原酸及含氮杂环衍生物润滑油添加剂的合成与性能研究

作　者: 张志刚
导　师: 赵鸿斌
学　校: 湘潭大学
专　业: 有机化学
关键词: 润滑油添加剂 哌嗪衍生物 噻二唑衍生物 抗磨性能 摩擦学性能
分类号: TH117.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 148次
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内容摘要


摩擦磨损会使机械设备的可靠性、耐久性和能量利用率受到很大影响,因此极压抗磨润滑油添加剂在现代工业中显得越来越重要。随着人们环保意识的日益增强,控制排放,降低金属、磷、氯的使用成为普遍关注的问题,因此,润滑油添加剂向着低灰分、多功能、减少环境污染等方向发展。许多研究表明,含氮杂环化合物及其衍生物都具有较好的抗氧化、抗腐蚀、抗磨减摩性能及良好的热稳定性能中的一种或多种,并且对环境污染少,是一类人们熟知的可以在内燃机润滑油中替代ZDDP的良好多功能添加剂。本文设计合成了一系列30个新型无灰硫-氮型润滑油添加剂,其中26个未见文献报道,并且探讨了其合成优化条件。采用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱、紫外光谱、质谱和元素分析对其进行了表征,确证了其结构。考察了它们在各种常用溶剂中的溶解性能,并采用热重分析对它们的热稳定性能进行了评价。它们当中有21种添加剂的起始分解温度达到了290℃以上,其第2分解温度均超过了330℃,说明它们的热稳定性能都很好,可以满足一般工业的要求。在四球摩擦磨损试验机上初步考察了其极压性能和抗磨性能。结果表明,这些添加剂都能极大地提高液体石蜡的承载能力,并且大部分承载能力都与ZDDP接近或超过ZDDP。它们都表现出很好的抗磨性能,其中噻二唑类衍生物添加剂的性能尤其突出,这主要是因为在摩擦过程中噻二唑环起了主要抗磨作用。我们研究还发现,烷基链长对承载能力和抗磨性能都有影响,链长在4～10之间时承载能力较大,长链和支链烷烃的抗磨性能比较好。分析表明,含氮、硫杂原子的杂环衍生物在摩擦过程中发生了分解或部分分解,和与金属表面的化学反应,形成了富碳和硫的表面膜,从而起到润滑作用,但摩擦过程是一种极为复杂的化学物理过程,关于其机理方面有待作更为深入的研究。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-25
  1.1 润滑油及添加剂市场现状  9-10
  1.2 极压抗磨剂概况  10-15
    1.2.1 含氯极压抗磨剂  10
    1.2.2 含硫极压抗磨剂  10-11
    1.2.3 含磷极压抗磨剂  11
    1.2.4 有机金属盐类极压抗磨剂  11
    1.2.5 含硼极压抗磨剂  11-13
    1.2.6 稀土化合物极压抗磨剂  13-14
    1.2.7 钼系极压抗磨剂  14
    1.2.8 纳米粒子极压抗磨剂  14-15
  1.3 含氮杂环类润滑油添加剂的研究概况  15-21
    1.3.1 噻二唑及其衍生物  16-17
    1.3.2 苯并噻唑衍生物  17-18
    1.3.3 苯并三氮唑衍生物  18-19
    1.3.4 三嗪衍生物  19-20
    1.3.5 其它一些杂环化合物  20-21
  1.4 本论文的研究思路及研究内容  21-25
    1.4.1 含哌嗪衍生物的合成及其摩擦学性能研究  21-22
    1.4.2 含苯并噻唑类衍生物的合成及其摩擦学性能研究  22-23
    1.4.3 含噻二唑类衍生物的合成及其摩擦学性能研究  23-24
    1.4.4 含烷基黄原酸衍生物的合成及其摩擦学性能研究  24-25
第2章 添加剂的合成与表征  25-43
  2.1 试剂和仪器  25-26
    2.1.1 试剂  25-26
    2.1.2 仪器  26
  2.2 添加剂的合成  26-29
    2.2.1 1,4-双(二硫代甲酸乙酸酯)哌嗪的合成  26-27
    2.2.2 S-((苯并噻唑-2-基)甲基)烷基黄原酸的合成  27-28
    2.2.3 2,5-二(烷氧基乙酰基硫醚)-1,3,4-噻二唑的合成  28-29
    2.2.4 烷基黄原酸乙酸酯的合成  29
  2.3 添加剂的表征结果  29-35
  2.4 合成化合物的结构解析  35-39
  2.5 合成路线的选择  39-41
    2.5.1 添加剂2a～2k的合成路线  39
    2.5.2 添加剂 2l～2q 的合成路线  39-40
    2.5.3 添加剂 2r～2d’的合成路线  40-41
  2.6 反应条件的优化  41-43
    2.6.1 氯乙酸酯的合成  41
    2.6.2 催化剂对酯化反应的影响  41-42
    2.6.3 润滑油添加剂的合成  42-43
第3章 添加剂的理化性质  43-47
  3.1 添加剂的溶解性能  43-44
    3.1.1 添加剂的溶解性实验  43-44
    3.1.2 添加剂的油溶性能  44
  3.2 添加剂的热稳定性分析  44-47
第4章 添加剂的摩擦学性能  47-53
  4.1 摩擦磨损测试条件  47
  4.2 摩擦磨损性能评价  47-53
    4.2.1 添加剂的承载能力  47-50
    4.2.2 添加剂的抗磨性能评价  50-53
结论  53-54
参考文献  54-59
致谢  59-60
在学期间发表的学术论文与研究成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械学（机械设计基础理论） > 机械摩擦、磨损与润滑 > 润滑 > 润滑剂
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