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含氮、硫润滑油添加剂的合成、表征和润滑性能研究

作　者: 焦叶叶
导　师: 赵鸿斌
学　校: 湘潭大学
专　业: 有机化学
关键词: 极压抗磨添加剂 边界润滑 液体石蜡 摩擦学性能
分类号: TE624.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


极压抗磨添加剂是润滑油的重要组成部分,对保护机械设备有非常重要的作用。在边界润滑中,添加剂分子吸附在金属表面,与金属发生摩擦化学反应,生成具有保护作用的化学反应膜,以减少金属摩擦副之间的接触,从而起到润滑作用。随着人们对环境问题的日益重视,具有高性价比和环境友好的润滑油添加剂已经吸引了广大摩擦学学者的兴趣。目前,我国添加剂产业与经济发达国家相比仍处于弱势地位,尤其是在精细化工研发、产业规模、自主知识产权、技术先进性和环境友好型添加剂研究等方面还存在较大的差距。因此,设计合成环境友好的多功能润滑油添加剂,并对其摩擦学性能进行深入研究有着重要的现实意义。首先,本论文在不采用剧毒溶剂的基础上,用廉价的反应原料合成了三类(共31种)含N, S润滑油添加剂,它们分别为:噁二唑衍生物、烷基荒氨酸衍生物和黄原酸衍生物;采用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、傅立叶变换红外光谱和紫外-可见光光谱对合成的添加剂分子进行了结构表征,确证了其分子结构。其次,以液体石蜡为基础油,合成的化合物为添加剂,按质量百分比分别加入基础油中,考察了添加剂在基础油中的油溶性能、耐腐蚀性能和抗氧化性能。结果表明:在质量浓度分别为1.0%和2.0%时,添加剂在液体石蜡中的油溶性能良好,能够长时间的溶解于基础油中;在质量浓度为3.0%时,添加剂在液体石蜡中的铜片腐蚀级别均为1a;在质量浓度为1.0%时,添加剂具有与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)相当的抗氧化性能。采用热重分析对添加剂的热稳定性能进行了评价,结果表明:添加剂的第一分解温度都高于225℃,说明所合成的添加剂热稳定性能良好,均可满足一般工矿要求。最后,采用四球摩擦磨损试验机考察了质量百分比为1%的单剂及其复配体系在液体石蜡中的摩擦学性能。结果表明:噁二唑衍生物和烷基荒氨酸衍生物具有优于ZDDP的承载能力和抗磨性能,黄原酸衍生物具有优于ZDDP的承载能力和与ZDDP相当的抗磨性能;在Mm: MZDDP=1:9、Mv: MZDDP=1:1、Mm: Mv=1:9的条件下,m/ZDDP复配体系、v/ZDDP复配体系和m/v复配体系的抗磨性能和承载能力均有最佳的协同增效作用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 引言  8-19
  1.1 课题的研究背景  8-9
  1.2 极压抗磨润滑油添加剂的研究现状  9-13
    1.2.1 硫系极压抗磨添加剂  10
    1.2.2 氯系极压抗磨添加剂  10-11
    1.2.3 磷系极压抗磨添加剂  11-12
    1.2.4 有机金属盐类极压抗磨添加剂  12
    1.2.5 含硼化合物极压抗磨添加剂  12-13
    1.2.6 纳米材料极压抗磨添加剂  13
    1.2.7 稀土化合物极压抗磨添加剂  13
  1.3 含氮硫化合物润滑油添加剂的研究现状  13-14
  1.4 润滑油极压抗磨添加剂的复配  14-15
  1.5 极压抗磨添加剂存在的问题  15
  1.6 本论文的研究思路和主要工作  15-19
    1.6.1 噁二唑衍生物的合成及其摩擦学性能研究  15-16
    1.6.2 烷基荒氨酸衍生物的合成及其摩擦学性能研究  16-17
    1.6.3 黄原酸衍生物的合成及其摩擦学性能研究  17-19
第2章 添加剂的合成与结构表征  19-35
  2.1 试剂和仪器  19-20
    2.1.1 主要试剂  19-20
    2.1.2 仪器  20
  2.2 添加剂的合成  20-24
    2.2.1 5-苯基-2-（烷氧羰甲巯基）-1,3,4-噁二唑的合成  20-21
    2.2.2 N,N-二乙基-S-烷氧羰甲基-荒氨酸酯的合成  21-22
    2.2.3 双-((2-二烷基氨基硫羰基巯基)乙酸)-1,4-丁二醇酯的合成  22-23
    2.2.4 双-((2-烷氧硫羰基巯基)乙酸)-1,4-丁二醇酯的合成  23-24
  2.3 添加剂的结构表征  24-29
  2.4 添加剂的结构解析  29-35
    2.4.1 添加剂的核磁共振氢谱解析  29-31
    2.4.2 添加剂的核磁共振碳谱解析  31-33
    2.4.3 添加剂的红外光谱解析  33-34
    2.4.4 添加剂的紫外光谱解析  34-35
第3章 添加剂的理化性质  35-39
  3.1 基础油及添加剂  35
  3.2 添加剂的油溶性能  35
  3.3 添加剂的抗腐蚀性能  35-36
  3.4 添加剂的抗氧化性能  36-37
  3.5 添加剂的热稳定性能  37-39
第4章 添加剂在液体石蜡中的摩擦学性能研究  39-49
  4.1 添加剂承载性能  39-43
    4.1.1 添加剂承载性能测试方法和条件  39
    4.1.2 添加剂承载性能评价  39-42
    4.1.3 添加剂承载性能小结  42-43
  4.2 添加剂抗磨性能  43-46
    4.2.1 添加剂抗磨性能测试方法和条件  43
    4.2.2 添加剂抗磨性能评价  43-46
    4.2.3 添加剂抗磨性能小结  46
  4.3 添加剂的复配  46-49
结论与展望  49-50
参考文献  50-54
致谢  54-55
附录（攻读硕士期间发表的论文）  55

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气加工工业 > 石油炼制 > 炼油工艺过程 > 添加剂 > 润滑油添加剂
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