【摘要】：目前世界正在進入海洋大發(fā)展時代,海洋資源的開發(fā)和利用都需要相應的設備支持,而海水環(huán)境下的腐蝕磨損嚴重制約了這些設備的應用。如液壓傳動技術(shù)直接以天然海水作為工作介質(zhì),在這種環(huán)境中的摩擦磨損及腐蝕影響了它的使用壽命,同時也造成了一定的經(jīng)濟損失。咪唑啉衍生物因其特殊的結(jié)構(gòu),具有較好的潤滑與防腐性能。因此研究咪唑啉衍生物在模擬海水中的潤滑和抗腐蝕性能具有重要意義。本文主要合成了2種側(cè)鏈不同的烷基酸咪唑啉銨鹽、3種不同側(cè)鏈長度的烷基氨基酸咪唑啉和2-巰基苯并噻唑乙酸咪唑啉,對其在模擬海水中作為水基潤滑劑和緩蝕劑的性能進行了研究,并用EDS-SEM和XPS等分析方法對其摩擦緩蝕機理進行研究。主要得出以下結(jié)論:1.合成的油酸咪唑啉銨鹽(OMAS)和12-羥基硬脂酸咪唑啉銨鹽(TMAS)在模擬海水中均具有好的潤滑抗腐蝕性能。其作為潤滑劑,當濃度為1.0wt%時,兩種添加劑在模擬海水中的減摩抗磨性能都達到最好。與基礎液相比,兩種添加劑的摩擦系數(shù)隨著時間的增長,摩擦系數(shù)變化很小并趨近于穩(wěn)定。TMAS在模擬海水中有顯著的承載能力,其濃度為1.5wt%時,極壓值達到了981N,比基礎液的極壓值提高了9倍多。在相同條件下,TMAS的減摩抗磨性能及承載能力均優(yōu)于OMAS。SEM測試表明,與空白水基基礎液相比,含添加劑的水基基礎液的鋼球磨損表面的劃痕更淺。EDS和XPS分析得出形成含鐵、氮的邊界保護膜起到了極壓抗磨減磨效果;其作為緩蝕劑,濃度為60mg/L時,OMAS的緩蝕性能較好,其緩蝕率可達到56.21%。濃度為100mg/L TMAS的緩蝕性能較好,其緩蝕率為76.66%。另外,從阻抗譜上可明顯看出,模擬海水中加入添加劑后,容抗弧明顯增大。相同條件下,兩者相比,TMAS比OMAS的性能更好,并用SEM測試對腐蝕形貌進行表征。2.合成3種不同側(cè)鏈長度的烷基氨基酸咪唑啉(S-EMI、S-DMI和S-HMI),研究它們在模擬海水中的緩蝕和摩擦學性能,結(jié)果表明98N載荷下,1.0wt%S-EMI的最小磨斑直徑為0.614mm,294N載荷下摩擦系數(shù)達到最小為0.0115;三種添加劑的極壓值比水基基礎的提高3-5倍。與水基基礎液相比,它們的摩擦系數(shù)隨時間的變化波動較小并趨于穩(wěn)定。三種添加劑的摩擦學性能強弱順序為S-DMIS-HMIS-EM。對鋼球表面磨斑的形貌分析,發(fā)現(xiàn)添加S-DMI的鋼球上的磨斑最小和磨痕相對較淺;EDS和XPS測試結(jié)果表明,三種添加劑主要是通過分子中極性原子N、S通過吸附在金屬表面形成保護膜,同時金屬在水基基礎液中形成的腐蝕物沉積在金屬表面保護膜上,進一步加強保護膜的減摩抗磨及承載能力。由失重實驗結(jié)果可知,濃度為400mg/L S-EMI的緩蝕率可達到68.32%;濃度為800mg/L S-DMI的緩蝕率可達到89.45%;濃度為900mg/L S-HMI的最高緩蝕率可達到89.52%。三種添加劑的緩蝕性能相比,S-DMI和S-HMI的抗腐蝕效果較好。這是因為氨基酸咪唑啉分子中烷基側(cè)鏈的適當增長有助于其表面形成保護膜穩(wěn)定性的增強,從而增強其在模擬海水中的緩蝕性能。綜上,三種添加劑的緩蝕潤滑性能相比,S-DMI在模擬海水中的性能最好。3.合成2-巰基苯并噻唑乙酸咪唑啉(2-SHMI)。不同載荷下,含濃度2.0wt%2-SHMI的模擬海水基礎液中,其磨斑直徑和摩擦系數(shù)均較小。濃度為2.5wt%時,其極壓值達到392N,是基礎液極壓值的4倍。與基礎液相比,含2-SHMI水基基礎液的摩擦系數(shù)隨時間的增長,摩擦系數(shù)相對更小,同時摩擦系數(shù)曲線趨于穩(wěn)定。SEM形貌分析表明,在水基基礎液中加入2-SHMI,鋼球的磨斑直徑明顯減小,同時劃痕變淺。EDS和XPS測試表明,2-SHMI是通過在金屬表面形成含S、N的保護膜起到很好的緩蝕和潤滑的作用。
【學位授予單位】：華東交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG172.5

【參考文獻】

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本文編號：2692677