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润滑油抗磨剂的制备及其性能研究

作　者: 武光
导　师: 郭亚军
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 应用化学
关键词: 润滑油抗磨剂纳米铜粉二烷基二硫代磷酸铜摩擦学性能无机油运行
分类号: TE624.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

在国民经济的发展中，特别是在机械工业中润滑油有着广泛的应用。正确使用润滑油是保证和改进机械设备节能、高效、长期正常运转的一种基本措施，有人把润滑油比喻为“维持机械正常运转的血液”，足以说明它是多么的重要，随着生产技术的发展，机械工作条件更加苛刻，对润滑油的要求越来越高，基础油已满足不了要求，使用添加剂是解决这个矛盾的主要途径，大多润滑油是加入多种有机或无机，液态或固态添加剂来提高润滑性能的，并借助添加剂通过物理或化学吸附及化学反应来实现良好的润滑。随着20世纪90年代纳米科学技术的兴起，作为其分支学科之一的纳米摩擦学也得到了飞速发展，各种有机、无机复合纳米微粒摩擦学性能的研究受到越来越多的关注。纳米微粒材料作为润滑油添加剂的研究也日益增多，结果表明，它们当中有的具有良好的摩擦学性能；这些都表明纳米材料作为润滑油添加剂有着良好的研究开发和应用前景。本课题首先制备了纳米铜粉，经X—衍射仪检测为单质铜，经透射电镜观察纳米铜粉粒径为20～40nm，且分散均匀。在20号合成润滑油中加入该纳米级添加剂，能在磨斑表面形成含超微粉体的保护膜，使润滑油表现出较好的摩擦学性能，提高耐磨性。纳米粒子的极细晶粒导致颗粒具有巨大的表面能，加之颗粒间存在的吸引力，颗粒间自动聚集的倾向很大，经一定时间后可形成较大的块状聚集体，纳米粒子因团聚而在润滑油中沉淀下来，最终使用时失去超细颗粒所具有的功能。国外许多公司在解决稳定性方面做了许多研究工作，也发表了不少专利，但在使用过程中悬浮在润滑油中的纳米粒子仍有沉淀现象产生。针对这一问题本课题又制备出了二正辛基二硫代磷酸铜，这种有机铜盐呈油状液体，可以很好的分散在有机溶剂中。据有关报道，这种有机铜盐摩擦过程中可以释放出铜以及其他物质，共同起到抗磨作用，对摩擦副的凹处和划伤进行及时的填补和修复，使摩擦表面始终处于较为平整的状态。本课题对纳米铜粉、二烷基二硫代磷酸铜的抗磨性进行了比较，得哈尔滨工程大学硕士学位论文出了不同添加剂对润滑油摩擦磨损性能的影响。本论文采用液相还原法制备纳米铜粉及其二烷基二硫代磷酸铜。将制备的纳米微粒及这种有机铜盐分别分散于20号航空润滑油中，通过实验考察其摩擦性，比较不同添加剂对改善摩擦学性能的优劣。通过正交实验，优化润滑油的最佳配比，确定合成润滑油的最佳工艺路线及其最佳工艺参数。在摩擦磨损试验机上进行测试，通过主轴转动，使试验所需钢轴与固定轴产生摩擦，定期测量钢轴的磨斑直径;用SEM扫描电镜对摩擦后的钢轴表面形貌进行分析，根据磨斑直径与磨痕表面形貌衡量润滑油的摩擦学性能。纳米铜润滑油添加剂是在纳米摩擦学的理论指导下、以纳米技术为支撑的一种全新的润滑油添加剂产品，它具有优异的抗磨减摩和节能环保功效。将纳米铜润滑油添加剂添加到汽车发动机润滑油中，可明显减小发动机的启动电流并明显增大汽缸压力。发动机使用该添加剂一段时间后，缸套和活塞环上便形成一层保护膜。此时，润滑系统一旦发生故障，纳米微粒形成的表面膜仍具有附着性和液体轴承特性以及修复性，磨擦表面仍具备润滑性能，因此汽车还能安全行驶相当长一段时间，这在军事上是很有意义的。目前，关于车辆等在无机油的情况下仍可运行一段时间的研究并不多，有关机理方面的研究也不成熟，本文在该方面作了初步的研究。

全文目录

第1章绪论  11-28
  1.1 概述  11-16
    1.1.1 润滑油的作用  11-12
    1.1.2 润滑油的性能要求  12
    1.1.3 润滑油添加剂的种类  12-14
    1.1.4 影响润滑油添加剂工业发展的几个因素  14-16
  1.2 近几年国内外润滑油抗磨剂发展情况  16-21
    1.2.1 硫系抗磨剂  16
    1.2.2 磷系抗磨剂  16-17
    1.2.3 氯系抗磨剂  17
    1.2.4 硫代烷基酚盐抗磨剂  17-18
    1.2.5 聚合物抗磨作用机理  18-19
    1.2.6 硫磷酸系列添加剂的研究进展  19-21
  1.3 纳米粒子添加剂国内外研究现状  21-23
  1.4 纳米粒子的润滑机理  23-25
  1.5 课题研究的意义  25-26
  1.6 本论文的主要工作及创新点  26-28
第2章纳米铜粉的合成  28-35
  2.1 试剂与实验设备  28
  2.2 纳米铜粉的制备  28-29
  2.3 纳米铜粉的表征  29-30
    2.3.1 纳米铜粉的X-衍射结果  29
    2.3.2 纳米铜粉TEM检测结果  29-30
  2.4 影响产品性质的因素讨论  30-34
    2.4.1 温度对反应的影响  30
    2.4.2 配位剂对反应的影响  30-32
    2.4.3 真空烧结后铜粒子晶相的变化  32-34
  2.5 本章小节  34-35
第3章二烷基二硫代磷酸铜的制备  35-43
  3.1 试剂与实验设备  35
  3.2 硫磷酸的制备  35-40
    3.2.1 硫磷酸的制备方法  35-36
    3.2.2 硫磷酸的红外光谱分析  36-37
    3.2.3 硫磷酸含量测定  37
    3.2.4 硫磷酸的合成实验结果及讨论  37-40
  3.3 二烷基二硫代磷酸铜的制备  40-42
    3.3.1 二烷基二硫代磷酸铜的制备方法  40
    3.3.2 二烷基二硫代磷酸铜的红外光谱  40-41
    3.3.3 二烷基二硫代磷酸铜的分散性试验  41
    3.3.4 实验条件的选择  41-42
  3.4 本章小节  42-43
第4章几种抗磨剂摩擦学特性研究  43-65
  4.1 极压抗磨剂的选择  43-49
    4.1.1 纳米铜粉的选择  43-45
    4.1.2 氯化石蜡的选择  45-46
    4.1.3 环氧大豆油的稳定作用机理  46-47
    4.1.4 有机金属盐的抗磨机理  47-49
  4.2 摩擦学性能的检测  49-56
    4.2.1 摩擦性能实验室检测设备及测试方法  49-50
    4.2.2 氯化石蜡与环氧大豆油体积比对润滑油抗磨性的影响  50-51
    4.2.3 氯化石蜡与环氧大豆油抗磨性的考察  51-52
    4.2.4 纳米铜粉抗磨作用的考察  52-54
    4.2.5 CuDDP的抗磨性能考察  54-56
  4.3 摩痕表面的比较  56-58
  4.4 无机油运行的考察  58-63
    4.4.1 发动机的工作条件  58-60
    4.4.2 高温润滑油对发动机的影响分析  60-61
    4.4.3 无机油运行试验方法  61-63
  4.5 本章小节  63-65
结论  65-67
参考文献  67-75
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

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