發(fā)布時間：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、機械損耗等問題日益突出。潤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滑油潤滑性能的重要成分。因此探索和開發(fā)新型環(huán)保潤滑油添加劑逐漸成為摩擦領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、熱學性能、超薄層狀結構以及巨大的表面積等優(yōu)勢能夠大幅降低摩擦和磨損。然而,GO表面大量的含氧官能團使其具有親水性難以穩(wěn)定分散至潤滑油中,因而,對GO進行合理的結構設計或者組成修飾以促使其在潤滑油中的穩(wěn)定分散成為石墨烯基潤滑油添加劑的研究關鍵。本論文采用綠色環(huán)保、簡便高效的制備步驟利用粒度小型化、表面接枝和化學還原的方式制備了具有高分散能力和優(yōu)異摩擦學性能的兩種新型長鏈烷基官能化且超細的石墨烯潤滑油減磨、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)表征測試對兩種產物進行了結構和形貌表征。結構和形貌研究表明親油性長鏈烷基官能團通過反應過程成功接枝到GO表面。將制備的RGO-g-OA以及RGO-g-BO添加劑在潤滑油中在靜置兩周以上后沒有沉淀現(xiàn)象產生,說明添加劑在潤滑油具有優(yōu)異的分散穩(wěn)定性。最后,利用微動摩擦磨損試驗機和三維輪廓儀對兩種產物作為潤滑油添加劑的摩擦學性能進行全面考察,并且利用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、拉曼光譜儀(Raman)對磨斑的形貌和磨斑表面的元素和成分進行分析,探究了添加劑的摩擦學機理。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滑油,RGO-g-OA作為潤滑油添加劑時的潤滑油摩擦系數(shù)從0.072降低到0.065,潤滑油磨損體積從18354μm~3降低到10316μm~3,RGO-g-BO作為添加劑時的潤滑油摩擦系數(shù)從0.173降低到0.141,潤滑油磨損體積從52151μm~3降低到24391μm~3。摩擦學機理研究表明:在潤滑油中添加了石墨烯添加劑后,在摩擦副表面確實存在摩擦過程中形成的潤滑油膜,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沉積膜,使得摩擦副不能直接接觸,并依靠自身小尺寸效應在摩擦過程中填補凹坑,從而降低了摩擦和磨損。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE624.82
【圖文】：

青島科技大學研究生學位論文腐劑、降凝劑、油性劑、極壓抗磨添加劑、防銹劑、抗泡劑等[12]�，F(xiàn)對各種常見潤滑油添加劑進行一一介紹。一、粘度指數(shù)改性劑。潤滑油的粘度隨溫度的升高而迅速降低。潤滑油在使用過程中通常會經歷一系列的溫度從而造成潤滑油粘度下降的嚴重問題。如果在高溫下，潤滑劑的粘度太低，潤滑油可能不再能夠提供有效的負載支持，導致表面接觸。加入粘度指數(shù)改性劑的目的是增加低溫啟動性同時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和結構可用，并通過不同的機制影響溶液粘度。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。

潤滑油用石墨烯添加劑的設計與合成區(qū)別在抵抗高、低溫沉積物和漆膜形成的性能上，也可以說表現(xiàn)在潤滑油內清凈分散劑的性能及加入量上，可見清凈分散劑對潤滑油質量具有重要影響。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)長期存在的嚴重問題之一。添加降凝劑（PPD）是抑制蠟沉積的有效途徑。而潤滑油產品一般常在低溫下使用，因而使用的潤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行，而加入 PPD 成為解決此問題的有效方式。降凝劑是一種化學合成的聚合物或縮合物，在其分子中一般含有極性基團和與石蠟烴結構類似的烷基鏈。降凝劑不能阻止石蠟在低溫下結晶析出，即油品的濁點不變，它是通過在蠟結晶表面的吸附或與蠟共晶來改變蠟晶的形狀和尺寸，防止蠟形成三維網狀結構，使之仍然保持油在低溫下的流動能力。降凝劑作用機理如圖 1-4 所示，一般常見的為定向吸附、晶體中心以及共晶析出。要強調的是，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降凝效果[22, 23]。潤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】

相關期刊論文 前2條

1 李玉華;;國內外潤滑油基礎油產品分類標準的發(fā)展及現(xiàn)狀分析[J];山東工業(yè)技術;2015年16期

2 俞巧珍;劉楓林;;國內外潤滑油添加劑產業(yè)概況[J];石油商技;2010年01期

本文編號：2771344