本文關(guān)鍵詞：環(huán)境友好型水基潤(rùn)滑劑的摩擦學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 水基潤(rùn)滑 普魯蘭多糖 果膠 甘油 潤(rùn)滑特性

【摘要】：隨著石油枯竭、能源危機(jī)、環(huán)境污染的日益加劇，在某些領(lǐng)域中，水基潤(rùn)滑已漸漸取代油基潤(rùn)滑。由于水基潤(rùn)滑劑具有價(jià)格低廉、儲(chǔ)運(yùn)方便、資源廣闊等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)械潤(rùn)滑領(lǐng)域當(dāng)前及今后的重要研究方向。針對(duì)目前水基潤(rùn)滑潤(rùn)滑性差、抗腐蝕性差的缺點(diǎn)，需要在水中加入各種水溶性功能添加劑來(lái)改善水的摩擦學(xué)特性。近來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，水溶性高聚物加入到水中不僅可以有效提高水的粘度，從而在接觸區(qū)獲得較厚的潤(rùn)滑膜，而且又由于吸附在金屬表面的聚合物阻止了兩摩擦副之間的直接接觸，所以可以很大程度上改善水溶性添加劑本身缺乏的摩擦學(xué)性能。 另一方面，隨著近年來(lái)海洋開(kāi)發(fā)的藍(lán)色革命在全球范圍內(nèi)的興起，有關(guān)海水環(huán)境下材料摩擦學(xué)性能的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。海水主要是一種復(fù)雜的多種鹽類的平衡溶液，因此，當(dāng)水基潤(rùn)滑劑在海水中使用時(shí)，無(wú)機(jī)鹽離子的混入是無(wú)法避免的。已有的研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)鹽離子特別是陰離子可以大幅度影響水溶性聚合物在水中的溶解度，改變聚合物在表面的吸附，從而影響其摩擦學(xué)性能，然而目前有關(guān)無(wú)機(jī)鹽離子對(duì)水溶性潤(rùn)滑添加劑摩擦學(xué)性能的研究報(bào)道并不多。 基于以上幾點(diǎn)，我們嘗試采用自然界中普遍存在的多糖類化合物（普魯蘭多糖、果膠）及甘油等作為水溶性減摩、抗磨添加劑。針對(duì)不同潤(rùn)滑條件，系統(tǒng)的分析了水基潤(rùn)滑添加劑的摩擦學(xué)性能，同時(shí)考察了無(wú)機(jī)鹽離子對(duì)水基潤(rùn)滑添加劑摩擦學(xué)性能的影響，并分析了其潤(rùn)滑機(jī)理，以期為獲得環(huán)境友好型水基潤(rùn)滑液提供一些借鑒。實(shí)驗(yàn)取得了一些階段性成果，研究發(fā)現(xiàn)： （1）含普魯蘭多糖的水基潤(rùn)滑液在軸承鋼-45#鋼及軸承鋼-不銹鋼摩擦副中具有良好的減摩抗磨作用。普魯蘭多糖的添加明顯改善了水的摩擦學(xué)性能，并隨著水中普魯蘭多糖濃度的增大，減摩效果更佳。這主要是因?yàn)槟Σ吝^(guò)程中普魯蘭多糖在接觸區(qū)吸附形成有效的邊界潤(rùn)滑膜，從而極大地降低了摩擦。在普魯蘭多糖和無(wú)機(jī)鹽混合系統(tǒng)中，在相同的陽(yáng)離子情況下，陰離子的種類直接影響普魯蘭多糖水溶液的潤(rùn)滑作用，其中氟離子增強(qiáng)了普魯蘭多糖水溶液的潤(rùn)滑作用，硝酸根離子則減弱了普魯蘭多糖水基潤(rùn)滑液的潤(rùn)滑作用，，而氯離子對(duì)普魯蘭多糖水基潤(rùn)滑液的潤(rùn)滑作用影響不大。陰離子的種類對(duì)普魯蘭多糖水溶液的潤(rùn)滑作用的影響可用Hofmeister效應(yīng)來(lái)解釋。 （2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，果膠水溶性潤(rùn)滑添加液在軸承鋼-45#鋼摩擦副之間能夠起到良好的減摩效應(yīng)。果膠水溶液潤(rùn)滑時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中果膠可以通過(guò)羧基吸附在鋼塊表面上，形成潤(rùn)滑層，進(jìn)一步降低了摩擦系數(shù)。伴隨著載荷的增大，摩擦系數(shù)呈現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)。鹽離子對(duì)果膠水溶液的摩擦學(xué)性能具有不同的影響。這主要是因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽離子影響了果膠在表面的吸附，特別是NaNO3阻止了果膠分子在表面之間的吸附，從而導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大。 （3）研究了甘油及其水溶液在鋼-鋼、鋼-鋁及鋼-銅摩擦副的摩擦學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，甘油水溶液在鋼-鋼摩擦副、鋼-銅摩擦副、鋼-鋁摩擦副中都可作為有效的潤(rùn)滑劑使用，但潤(rùn)滑機(jī)理不同。在鋼-鋼摩擦副中，甘油在表面形成的吸附膜起主要潤(rùn)滑作用，而在鋼-銅摩擦副中，甘油的存在促進(jìn)了銅向?qū)ε间摫砻娴霓D(zhuǎn)移，在鋼-鋁摩擦副中，由于鋁具有較高的化學(xué)活性，鋁的磨損機(jī)理以摩擦化學(xué)磨損為主。 總之，本文研究了普魯蘭多糖、果膠、甘油（丙三醇）三種水溶性功能添加劑的摩擦學(xué)性能，并提出了水基潤(rùn)滑的潤(rùn)滑機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)疑對(duì)環(huán)保型水基潤(rùn)滑液的研究和開(kāi)發(fā)提供了一定的實(shí)驗(yàn)支持。
【關(guān)鍵詞】：水基潤(rùn)滑 普魯蘭多糖 果膠 甘油 潤(rùn)滑特性
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH117.2
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 序言13
• 1.2 潤(rùn)滑13-18
• 1.2.1 潤(rùn)滑油15-17
• 1.2.2 水基潤(rùn)滑17
• 1.2.3 水基潤(rùn)滑的潤(rùn)滑機(jī)理17-18
• 1.3 綠色潤(rùn)滑劑18-19
• 1.4 水基潤(rùn)滑劑的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 本文的研究背景及內(nèi)容20-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)原理、方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-27
• 2.1 潤(rùn)滑液的制備21-22
• 2.1.1 水基潤(rùn)滑劑的選擇21-22
• 2.1.2 潤(rùn)滑劑的配置22
• 2.2 基底的處理22-23
• 2.2.1 基底的預(yù)處理22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備23-27
• 2.3.1 水基潤(rùn)滑液的制備設(shè)備23-24
• 2.3.2 水基潤(rùn)滑液摩擦學(xué)性能的表征設(shè)備24-27
• 第3章 普魯蘭糖作為水基潤(rùn)滑添加劑摩擦學(xué)特性的研究27-45
• 3.1 引言27-28
• 3.2 研究方法與材料28-29
• 3.2.1 樣品制備28
• 3.2.2 性能表征28-29
• 3.3 結(jié)果與討論29-43
• 3.3.1 粘度特性29-30
• 3.3.2 PU 溶液的潤(rùn)滑特性—軸承鋼-45#鋼摩擦副30-39
• 3.3.3 PU 溶液的潤(rùn)滑特性—軸承鋼-不銹鋼摩擦副39-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第4章 果膠作為水基潤(rùn)滑液的摩擦學(xué)特性研究45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 研究方法及材料45-46
• 4.2.1 溶液配制45-46
• 4.2.2 性能表征46
• 4.3 結(jié)果與討論46-53
• 4.3.1 粘度特性46
• 4.3.2 PE 溶液的潤(rùn)滑性能46-48
• 4.3.3 潤(rùn)滑機(jī)理研究48-50
• 4.3.4 鹽離子對(duì) PE 溶液摩擦學(xué)性能的影響50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 甘油水溶液在鋼-鋼、鋼-鋁及鋼-銅摩擦副中的潤(rùn)滑特性55-75
• 5.1 引言55-56
• 5.2 研究方法與材料56-57
• 5.2.1 樣品準(zhǔn)備56
• 5.2.2 摩擦學(xué)性能表征56-57
• 5.3 結(jié)果與討論57-72
• 5.3.1 粘度特性57-58
• 5.3.2 三種摩擦副在干摩擦條件下的摩擦學(xué)性能58-60
• 5.3.3 三種摩擦副在水潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能60-63
• 5.3.4 三種摩擦副在甘油及甘油水溶液潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能分析63-72
• 5.4 本章小結(jié)72-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作83-85
• 致謝85

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