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纳微米硼酸盐微胶囊的制备及其抗磨性能的研究

作　者: 徐晓辉
导　师: 任福民
学　校: 北京交通大学
专　业: 环境工程
关键词: 纳微米硼酸盐 微乳液 抗磨性能 微胶囊 纳米技术
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来的研究和实践表明,燃料消耗水平和润滑材料有很大的关系,约有80%的机械零部件都是因为磨损而失效,而且50%以上的机械装备的恶性事故都是起因于润滑失效和过度磨损。国内外很早就有研究表明,无机硼酸盐具有很好的抗磨减磨性能,且是环保型润滑添加剂,但主要问题是一直存在分散稳定性和分水性问题,影响硼酸盐添加剂的抗磨性能,使其很难得到应用。随着纳米技术等新兴科技的发展,进一步开展对纳微米硼酸盐润滑添加剂的研究,并使其在实际中得到应用,这具有很重要的现实意义。本文首先采用反相微乳液法合成硼酸钾和硼酸锂纳微米颗粒,然后利用微胶囊技术,以乙基纤维素为壁材,对合成的硼酸钾和硼酸锂纳微米颗粒进行包覆制备了微胶囊。并通过SEM、XRD、红外分析、热重分析手段对所制备的微胶囊进行了表征,最后使用抗磨试验机对制备的微胶囊进行抗磨性能测试。实验结果表明：(1)采用反相微乳液法,制备出的产物分别是K2B4O7和Li2B2O4纳微米颗粒,用SEM表征后得出结论,产物的形状类似球形,粒径大小在1-5μm之间。(2)利用微胶囊技术,采用油相分离法,以乙基纤维素为壁材,分别对已经制备好的产物进行包覆得到较好的硼酸钾和硼酸锂的微胶囊产品。确定最佳条件下,芯材和壁材的质量比为3：1。通过对比包覆前后物质的红外谱图可知,芯材和壁材并没有发生化学反应,芯材硼酸钾和硼酸锂均被包覆在壁材乙基纤维素中。本实验条件下,硼酸钾微胶囊的包覆率要高于硼酸锂微胶囊。(3)分别对硼酸钾和硼酸锂包覆前后的物质进行热重测试,结果表明：二者均是包覆后的微胶囊热稳定性要明显高于包覆前的,且硼酸钾微胶囊的热稳性能高于硼酸锂微胶囊。因此说明采用油相分离法使硼酸钾微胶囊化可以达到提高热分解稳定性的目的。(4)抗磨性能测试表明,含有添加剂的基础油抗磨性能均要好于基础油本身的抗磨性,添加剂为硼酸钾微胶囊的极压抗磨性要好于硼酸锂微胶囊,这说明实验制备的纳微米硼酸盐微胶囊起到了抗磨减磨的作用。当添加剂的含量为0.8%时,基础油的抗磨性能最好。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
序  9-12
1 引言  12-23
  1.1 纳米技术概述  12-14
    1.1.1 纳米材料的特性  12-13
    1.1.2 纳米材料的制备技术  13-14
  1.2 纳米技术在润滑油添加剂中的应用  14-17
    1.2.1 纳米润滑添加剂的种类  14-15
    1.2.2 纳米润滑添加剂的作用原理  15-16
    1.2.3 纳米润滑油添加剂抗磨性能的研究  16
    1.2.4 纳米材料作为润滑油添加剂有待解决的问题  16-17
  1.3 微乳液概述  17-19
    1.3.1 微乳液的形成机理  17-18
    1.3.2 微乳液聚合的近期研究进展  18
    1.3.3 微乳液在制备纳米粒子中的应用  18-19
  1.4 微胶囊技术  19-21
    1.4.1 微胶囊的壁材  20-21
    1.4.2 微胶囊的制备方法  21
  1.5 研究的主要内容和方案  21-23
2 纳微米硼酸钾的研究  23-41
  2.1 实验试剂与仪器  23-24
    2.1.1 实验试剂  23
    2.1.2 实验仪器  23-24
  2.2 纳微米硼酸钾的制备  24-27
    2.2.1 实验原理  24
    2.2.2 实验步骤  24
    2.2.3 反应条件的选择  24-27
  2.3 纳微米硼酸钾的微胶囊化  27-30
    2.3.1 实验原理  27
    2.3.2 实验步骤  27
    2.3.3 反应条件的选择  27-30
  2.4 结果和分析  30-39
    2.4.1 XRD分析  30-33
    2.4.2 红外光谱分析  33-35
    2.4.3 热重分析  35-38
    2.4.4 产率计算  38-39
  2.5 小结  39-41
3 纳微米硼酸锂的研究  41-55
  3.1 纳微米硼酸锂的制备  41-42
    3.1.1 实验原理  41
    3.1.2 实验步骤  41
    3.1.3 反应条件的选择  41-42
  3.2 纳微米硼酸锂的微胶囊化  42-44
    3.2.1 实验步骤  42-43
    3.2.2 反应条件的选择  43-44
  3.3 结果和分析  44-53
    3.3.1 XRD分析  45-47
    3.3.2 红外光谱分析  47-49
    3.3.3 热重分析  49-52
    3.3.4 产率计算  52-53
  3.4 小结  53-55
4 抗磨性能研究  55-63
  4.1 纳微米硼酸盐微胶囊的油溶性测试  55-56
  4.2 抗磨性能测试  56-57
  4.3 结果分析  57-61
  4.4 小结  61-63
5 结论  63-64
参考文献  64-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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