發(fā)布時(shí)間：2020-07-26 21:56

【摘要】：摩擦和磨損在日常生活和自然界中廣泛存在,因而造成能源消耗、機(jī)械損耗等問(wèn)題日益突出。潤(rùn)滑油的使用可以有效降低摩擦磨損,而合適的減磨、抗磨添加劑是提高潤(rùn)滑油潤(rùn)滑性能的重要成分。因此探索和開發(fā)新型環(huán)保潤(rùn)滑油添加劑逐漸成為摩擦領(lǐng)域研究人員研究的重要研究方向。石墨烯是迄今為止已知的最薄的人造材料,它由碳原子組成,厚度只有0.335 nm。氧化石墨烯(GO)作為石墨烯重要的衍生物依靠其優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)性能、超薄層狀結(jié)構(gòu)以及巨大的表面積等優(yōu)勢(shì)能夠大幅降低摩擦和磨損。然而,GO表面大量的含氧官能團(tuán)使其具有親水性難以穩(wěn)定分散至潤(rùn)滑油中,因而,對(duì)GO進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者組成修飾以促使其在潤(rùn)滑油中的穩(wěn)定分散成為石墨烯基潤(rùn)滑油添加劑的研究關(guān)鍵。本論文采用綠色環(huán)保、簡(jiǎn)便高效的制備步驟利用粒度小型化、表面接枝和化學(xué)還原的方式制備了具有高分散能力和優(yōu)異摩擦學(xué)性能的兩種新型長(zhǎng)鏈烷基官能化且超細(xì)的石墨烯潤(rùn)滑油減磨、抗磨添加劑,即:十八醇接枝還原氧化石墨烯(RGO-g-OA)和十八溴接枝還原氧化石墨烯(RGO-g-BO)。分別通過(guò)X射線衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、透射電子顯微鏡(TEM)、熱失重分析(TGA)等多種現(xiàn)表征測(cè)試對(duì)兩種產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表征。結(jié)構(gòu)和形貌研究表明親油性長(zhǎng)鏈烷基官能團(tuán)通過(guò)反應(yīng)過(guò)程成功接枝到GO表面。將制備的RGO-g-OA以及RGO-g-BO添加劑在潤(rùn)滑油中在靜置兩周以上后沒有沉淀現(xiàn)象產(chǎn)生,說(shuō)明添加劑在潤(rùn)滑油具有優(yōu)異的分散穩(wěn)定性。最后,利用微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和三維輪廓儀對(duì)兩種產(chǎn)物作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能進(jìn)行全面考察,并且利用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、拉曼光譜儀(Raman)對(duì)磨斑的形貌和磨斑表面的元素和成分進(jìn)行分析,探究了添加劑的摩擦學(xué)機(jī)理。摩擦性能研究顯示添加劑的最優(yōu)添加比例為0.005 wt%,在此極低的添加量條件下,相比于沒有添加劑的潤(rùn)滑油,RGO-g-OA作為潤(rùn)滑油添加劑時(shí)的潤(rùn)滑油摩擦系數(shù)從0.072降低到0.065,潤(rùn)滑油磨損體積從18354μm~3降低到10316μm~3,RGO-g-BO作為添加劑時(shí)的潤(rùn)滑油摩擦系數(shù)從0.173降低到0.141,潤(rùn)滑油磨損體積從52151μm~3降低到24391μm~3。摩擦學(xué)機(jī)理研究表明:在潤(rùn)滑油中添加了石墨烯添加劑后,在摩擦副表面確實(shí)存在摩擦過(guò)程中形成的潤(rùn)滑油膜,油膜中存在著石墨烯成分。摩擦副表面溝壑和梨溝少而淺,這可能是由于石墨烯添加劑在摩擦副表面形成化學(xué)沉積膜,使得摩擦副不能直接接觸,并依靠自身小尺寸效應(yīng)在摩擦過(guò)程中填補(bǔ)凹坑,從而降低了摩擦和磨損。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE624.82
【圖文】：

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文腐劑、降凝劑、油性劑、極壓抗磨添加劑、防銹劑、抗泡劑等[12]�，F(xiàn)對(duì)各種常見潤(rùn)滑油添加劑進(jìn)行一一介紹。一、粘度指數(shù)改性劑。潤(rùn)滑油的粘度隨溫度的升高而迅速降低。潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中通常會(huì)經(jīng)歷一系列的溫度從而造成潤(rùn)滑油粘度下降的嚴(yán)重問(wèn)題。如果在高溫下，潤(rùn)滑劑的粘度太低，潤(rùn)滑油可能不再能夠提供有效的負(fù)載支持，導(dǎo)致表面接觸。加入粘度指數(shù)改性劑的目的是增加低溫啟動(dòng)性同時(shí)保持高溫條件下的有效粘度。粘度指數(shù)改性劑現(xiàn)在有許多不同的添加劑化學(xué)和結(jié)構(gòu)可用，并通過(guò)不同的機(jī)制影響溶液粘度。例如常見的粘度指數(shù)改性劑有氫化苯乙烯雙烯共聚物（HSD）、聚甲基丙烯酸酯（PMA）、乙烯丙烯共聚物（OCP）、聚異丁烯（PIB）等[13-16]。一些常見粘度指數(shù)改性劑如圖 1-1 所示。

潤(rùn)滑油用石墨烯添加劑的設(shè)計(jì)與合成區(qū)別在抵抗高、低溫沉積物和漆膜形成的性能上，也可以說(shuō)表現(xiàn)在潤(rùn)滑油內(nèi)清凈分散劑的性能及加入量上，可見清凈分散劑對(duì)潤(rùn)滑油質(zhì)量具有重要影響。清凈分散劑的典型代表有石油磺酸鹽、烷基酚鹽、水楊酸鹽、丁二酰亞胺、丁二酸酯和聚合物等[17,18]。

圖 1-3 抗氧劑作用機(jī)理Fig. 1-3 Mechanism of antioxidants四、降凝劑。原油低溫石蠟沉積是石油工業(yè)長(zhǎng)期存在的嚴(yán)重問(wèn)題之一。添加降凝劑（PPD）是抑制蠟沉積的有效途徑。而潤(rùn)滑油產(chǎn)品一般常在低溫下使用，因而使用的潤(rùn)滑油需要有良好的耐低溫性能，這樣可以保證汽車的正常運(yùn)行，而加入 PPD 成為解決此問(wèn)題的有效方式。降凝劑是一種化學(xué)合成的聚合物或縮合物，在其分子中一般含有極性基團(tuán)和與石蠟烴結(jié)構(gòu)類似的烷基鏈。降凝劑不能阻止石蠟在低溫下結(jié)晶析出，即油品的濁點(diǎn)不變，它是通過(guò)在蠟結(jié)晶表面的吸附或與蠟共晶來(lái)改變蠟晶的形狀和尺寸，防止蠟形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使之仍然保持油在低溫下的流動(dòng)能力。降凝劑作用機(jī)理如圖 1-4 所示，一般常見的為定向吸附、晶體中心以及共晶析出。要強(qiáng)調(diào)的是，降凝劑只在含有少量蠟的油品中才能起降凝作用，油品中不含蠟或含蠟太多都無(wú)降凝效果[22, 23]。潤(rùn)滑油中常用的品種有烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、聚α-烯烴等。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李玉華;;國(guó)內(nèi)外潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展及現(xiàn)狀分析[J];山東工業(yè)技術(shù);2015年16期

2 俞巧珍;劉楓林;;國(guó)內(nèi)外潤(rùn)滑油添加劑產(chǎn)業(yè)概況[J];石油商技;2010年01期

本文編號(hào)：2771344