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可促进润滑油生物降解的N-脂肪酰基氨基酸润滑添加剂的性能研究

作　者: 邓长江
导　师: 黄伟九；田中青
学　校: 重庆理工大学
专　业: 材料学
关键词: N-脂肪酰基氨基酸矿物油生物降解性能摩擦学性能环境友好
分类号: TE624.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

矿物油的生物降解性能差,某些还具有毒性,因此引起了一系列的环境问题。由于矿物油很难被改性,因此目前环境友好型润滑油的研究几乎都集中于植物油和合成酯。但矿物油具有良好的摩擦学性能和较低的成本,仍是目前应用最广泛的品种之一。因此,研究和开发可促进矿物油生物降解的润滑添加剂引起了国内外研究者的关注。本文在确保矿物润滑油性能不受影响的同时,以提高润滑油的生物降解性为目的,以易生物降解的长链脂肪酸和生物体的构成组份氨基酸为原料制备了化学结构类似于天然氨基酸类脂体的氨基酸型生物降解促进剂,并运用红外光谱对产物的结构进行了表征。通过油溶性测试实验和热重分析实验,对添加剂的油溶性和热稳定性进行了测定。采用润滑油铜片腐蚀试验和防锈性试验考察了所合成添加剂对矿物油防腐和防锈性能的影响,结果表明所合成的添加剂能明显提高润滑油的抗腐蚀性能和防锈性能。采用生物降解快速评定方法考察了添加剂对矿物油生物降解性能的影响,结果表明加入少量的添加剂,可以显著提高矿物油的生物降解性能。本文进一步对添加剂促进矿物油生物降解能力的微观机制进行了探讨。采用四球试验机对润滑油的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明:加入少量添加剂后,可以显著改善矿物油的承载能力和抗磨减摩性能。利用扫描电镜和X-射线光电子能谱仪对添加剂的抗磨减摩机理进行了研究。结果表明:所合成的N-脂肪酰基氨基酸均在摩擦表面发生了摩擦化学反应,其中N-脂肪酰基谷氨酰胺在摩擦表面反应生成了含有—CONH₂（或-NH₂）基团以及Fe₂O₃等化合物的复合化学反应膜,N-脂肪酰基胱氨酸反应生成了含有—CONH₂（或-NH₂）基团、Fe₂O₃、FeS以及FeSO₄等化合物的复合化学反应膜,同时,N-脂肪酰基氨基酸的部分极性基团吸附在摩擦表面生成了吸附膜,吸附膜和反应膜共同作用使矿物润滑油的抗磨减摩性能得到改善。最后,本文考察了所合成添加剂与ZDDP的复配性能,结果表明:四种N-脂肪酰基氨基酸均能提高含ZDDP润滑油的减摩性能;在较高载荷下,N-脂肪酰基氨基酸对含ZDDP润滑油的抗磨性能也有一定提高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-21
  1.1 引言  10-11
  1.2 环境友好型润滑剂概述  11-13
    1.2.1 环境友好型润滑剂的定义  11
    1.2.2 环境友好型润滑剂的基础油  11-12
    1.2.3 环境友好型润滑剂的添加剂  12-13
  1.3 环境友好型润滑剂的研究现状  13-15
  1.4 N-脂肪酰基氨基酸型表面活性剂的研究  15-19
  1.5 本课题的意义及研究内容  19-21
2 实验方法及设备  21-28
  2.1 N-脂肪酰基氨基酸型添加剂的合成  21-22
    2.1.1 实验试剂  21
    2.1.2 合成方法  21-22
  2.2 添加剂的表征及理化性能测试  22-24
    2.2.1 实验试剂  22
    2.2.2 实验仪器  22
    2.2.3 实验方法  22-24
  2.3 生物降解性能的测定  24-26
    2.3.1 使用装置  24
    2.3.2 试验原理  24
    2.3.3 试验条件及基本过程  24-25
    2.3.4 实验结果的评定  25
    2.3.5 生物降解机理分析  25-26
  2.4 摩擦学性能测试及表面分析  26-28
    2.4.1 承载能力（最大无卡咬负荷P_B）  26-27
    2.4.2 抗磨减摩性能测试  27
    2.4.3 磨斑表面分析  27-28
3 添加剂合成、表征及理化性能研究  28-37
  3.1 氨基酸的筛选  28-29
    3.1.1 概述  28-29
    3.1.2 氨基酸对润滑油生物降解性能影响评定  29
  3.2 N-脂肪酰基氨基酸的合成及表征  29-32
    3.2.1 N-脂肪酰基氨基酸的合成  29-30
    3.2.2 N-脂肪酰基氨基酸的表征  30-32
  3.3 添加剂理化性能  32-36
    3.3.1 N-脂肪酰基氨基酸的油溶性  32-33
    3.3.2 N-脂肪酰基氨基酸的热稳定性能  33-35
    3.3.3 N-脂肪酰基氨基酸对润滑油防锈性能影响  35-36
    3.3.4 N-脂肪酰基氨基酸对润滑油抗腐蚀性能影响  36
  3.4 本章小结  36-37
4 添加剂对润滑油生物降解性能的影响  37-44
  4.1 添加剂对润滑油生物降解性能的影响评定  38
  4.2 添加剂浓度对润滑油生物降解性能的影响  38-40
  4.3 添加剂促进润滑油生物降解的机理分析  40-42
  4.4 本章小结  42-44
5 添加剂的摩擦学性能研究  44-64
  5.1 N-脂肪酰基谷氨酰胺的摩擦学性能  45-53
    5.1.1 承载能力  45
    5.1.2 抗磨减摩性能  45-48
    5.1.3 磨斑形貌及摩擦机理分析  48-51
    5.1.4 添加剂与ZDDP 的复配性能  51-53
  5.2 N-脂肪酰基胱氨酸的摩擦学性能  53-62
    5.2.1 承载能力  53-54
    5.2.2 抗磨减摩性能  54-57
    5.2.3 磨斑形貌及摩擦机理分析  57-60
    5.2.4 添加剂与ZDDP 的复配性能  60-62
  5.3 本章小结  62-64
6 全文总结  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-70
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  70

可促进润滑油生物降解的N-脂肪酰基氨基酸润滑添加剂的性能研究

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