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新型含氮、硫润滑油添加剂的合成、表征与性能研究

作　者: 邓碧云
导　师: 赵鸿斌
学　校: 湘潭大学
专　业: 有机化学
关键词: 润滑油添加剂氮硫化合物腐蚀性能热稳定性能摩擦学性能
分类号: TE624.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

众所周知,二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)作为极压抗磨润滑油添加剂已经大规模使用了近半个世纪,其含有的锌、磷元素对环境造成了很大的污染。直到今天,ZDDP仍然在某些工况要求不高的领域被大量采用。随着人们环保意识的日益增强,控制排放,降低有害金属、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,含氮杂环化合物以及有机硫化合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5种类型(乙基黄原酸酯衍生物、二黄原酸酯衍生物、苯并三氮唑衍生物、苯并噻唑衍生物、噻唑衍生物)共47个无灰含氮、硫润滑油添加剂,其中42个未见文献报道。采用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱和紫外光谱对其进行了表征,确证了其结构。考察了它们在液体石蜡中的溶解性能和腐蚀性能,并采用热重分析对它们的热稳定性能进行了评价。添加剂在液体石蜡中溶解性能都能达到1%以上,而且对金属铜片无明显的腐蚀作用。它们当中有40种添加剂的起始分解温度达到了200℃以上,其余7个化合物有6个化合物的最终分解温度高于240℃,说明它们的热稳定性良好,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。大部分化合物都表现出很好的抗磨性能,其中以杂环化合物的抗磨性能较优异。我们对摩擦后部分添加剂磨斑表面进行了扫描电镜和X射线光电子能谱分析。分析表明,含氮、硫杂原子的杂环化合物在摩擦过程中发生了分解开环,与金属表面发生化学反应,形成了富碳、硫、氮等元素的表面膜,从而起到润滑作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-23
  1.1 课题的研究背景  8-9
  1.2 润滑油添加剂产品的种类  9-10
  1.3 硫系润滑油添加剂的研究现状  10-13
    1.3.1 硫系润滑油添加剂的种类  10
    1.3.2 硫系润滑油添加剂的摩擦学性能  10-11
    1.3.3 硫系润滑油添加剂的摩擦学机理研究  11-13
  1.4 含氮杂环润滑油添加剂的研究现状  13-16
    1.4.1 含氮杂环润滑油添加剂的种类  13
    1.4.2 含氮杂环润滑油添加剂的摩擦学性能  13-14
    1.4.3 含氮杂环润滑油添加剂的摩擦学机理研究  14-16
  1.5 摩擦化学机理研究进展  16-17
  1.6 极压抗磨添加剂有待解决的问题  17-18
  1.7 本论文的研究思路及研究内容  18-23
    1.7.1 乙基黄原酸衍生物的合成及摩擦学性能研究  18-19
    1.7.2 二黄原酸酯类化合物的合成及摩擦学性能研究  19-20
    1.7.3 苯并三氮唑衍生物的合成及其摩擦学性能研究  20
    1.7.4 含苯并噻唑衍生物的合成及摩擦学性能研究  20-21
    1.7.5 含噻唑衍生物的合成及其摩擦学性能研究  21-23
第2章添加剂的合成与表征  23-45
  2.1 试剂和仪器  23-24
    2.1.1 试剂  23-24
    2.1.2 仪器  24
  2.2 添加剂的合成  24-31
    2.2.1 O-乙基黄原酸乙酸酯的合成  24-25
    2.2.2 二黄原酸酯类化合物的合成  25-28
    2.2.3 苯并三氮唑乙酸酯的合成  28-29
    2.2.4 2-氨基苯并噻唑衍生物的合成  29-30
    2.2.5 2-氨基噻唑衍生物的合成  30-31
  2.3 添加剂的表征结果  31-38
  2.4 合成化合物的结构解析  38-45
第3章添加剂的理化性质  45-49
  3.1 添加剂的油溶性能  45
  3.2 添加剂的热稳定性分析  45-47
  3.3 添加剂的抗腐蚀性能分析  47-49
第4章添加剂的摩擦学性能研究  49-63
  4.1 添加剂的承载能力(P_B值)测试  50-55
  4.2 添加剂的抗磨性能研究  55-63
    4.2.1 添加剂的抗磨性能评价  55-60
    4.2.2 浓度对抗磨性能的影响  60-61
    4.2.3 时间对抗磨性能的影响  61-62
    4.2.4 载荷对抗磨性能的影响  62-63
第5章摩擦表面分析及摩擦机理的初步研究  63-67
  5.1 摩擦表面的扫描电子显微镜(SEM)分析  63-64
  5.2 摩擦表面的 X 射线光电子能谱(XPS)分析  64-67
第6章结论  67-68
参考文献  68-74
致谢  74-75
攻读硕士期间公开发表论文  75

新型含氮、硫润滑油添加剂的合成、表征与性能研究

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