發(fā)布時(shí)間：2018-08-06 21:40

【摘要】：在摩擦潤(rùn)滑領(lǐng)域,潤(rùn)滑油添加劑有著舉足輕重的作用,其主要用來(lái)提高基礎(chǔ)油的綜合性能,比如降低摩擦磨損,修補(bǔ)磨損表面等。最常使用的添加劑是減摩抗磨潤(rùn)滑油添加劑。隨著添加劑的加入,潤(rùn)滑油的質(zhì)量和減摩抗磨能力都有了很大的提升。但是傳統(tǒng)潤(rùn)滑油添加劑含有較多硫、磷、氯等對(duì)環(huán)境有害的元素,難以達(dá)到環(huán)保要求。因此越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始尋求新型、環(huán)境友好型潤(rùn)滑油添加劑,其中對(duì)含氮硼酸酯和離子液體以及微納米顆粒作為潤(rùn)滑油添加劑的研究更是成為焦點(diǎn)。本文中我們主要運(yùn)用分子設(shè)計(jì)的方法制備出四種有機(jī)含氮雜環(huán)硼酸酯以及一種四氟硼酸鹽離子液體,而且制備了經(jīng)過(guò)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保護(hù)的銅微米顆粒并探討硼酸酯和離子液體與銅微米顆粒的摩擦學(xué)性能。此外,我們還制備了填充銅微米顆粒以及SiO2納米顆粒的聚四氟乙烯(PTFE)顆粒,并研究了其在工業(yè)白油中的減摩抗磨能力。最后,本文主要通過(guò)X射線光電子能譜(XPS)對(duì)磨損表面進(jìn)行分析,探究了其作為潤(rùn)滑油添加劑的潤(rùn)滑機(jī)理。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)有機(jī)含氮雜環(huán)硼酸酯和銅微米顆粒的制備與摩擦學(xué)性能的研究通過(guò)分析設(shè)計(jì)的方法合成了四種油溶性較好的有機(jī)含氮雜環(huán)硼酸酯BNH以及Cu微米顆粒并在MR-S10B型四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上研究其作為工業(yè)白油添加劑的摩擦學(xué)性能,對(duì)鋼球的磨損表面進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)及XPS分析。結(jié)果表明,這四種含氮雜環(huán)硼酸酯以及Cu微米顆粒在一定程度上具有一定的減摩抗磨效果,且兩者之間具有協(xié)同作用。其潤(rùn)滑機(jī)理主要是在潤(rùn)滑表面形成含有B2O3、Fe203、Fe304、有機(jī)氮化合物等的摩擦化學(xué)反應(yīng)膜。(2)功能化離子液體與銅微米顆粒的制備與摩擦學(xué)性能的研究采用兩步法制備出具有減摩抗磨效果的功能化四氟硼酸鹽離子液體[EAMIM]BF4,利用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究單獨(dú)加入該離子液體和Cu微米顆粒以及同時(shí)添加這兩種添加劑在葵花籽油中的摩擦學(xué)性能;利用XPS分析磨損表面化學(xué)元素狀態(tài)并分析其潤(rùn)滑作用機(jī)理。研究結(jié)果表明該離子液體具有良好的減摩抗磨效果并且與Cu微米顆粒具有一定的協(xié)同作用,XPS分析其潤(rùn)滑機(jī)理是離子液體能與金屬發(fā)生復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng)而生成一層由Cu,CuO,Fe203,Fe304,Fe2B和FeF3等組成的潤(rùn)滑膜,此外,Cu微米顆粒的自修復(fù)能力也有一定的潤(rùn)滑作用。(3)填充聚四氟乙烯的制備與摩擦學(xué)性能的研究通過(guò)預(yù)還原氧化法和沉淀法分別制備出經(jīng)過(guò)PVP保護(hù)的Cu微米顆粒和Si02納米顆粒,并將此作為填充劑填充到PTFE中,并用四球摩擦機(jī)探究填充前后PTFE的摩擦學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)填充之后的PTFE要比未經(jīng)填充的PTFE表現(xiàn)出更好的減摩抗磨效果,對(duì)磨損表面的XPS分析結(jié)果表明其潤(rùn)滑機(jī)理除了由于PTFE的自潤(rùn)滑效果生成的轉(zhuǎn)移膜之外,Cu微米顆粒的自修復(fù)能力以及SiO2能與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硅的氧化物也起到一定的其潤(rùn)滑作用。
[Abstract]:In the field of friction lubrication, the lubricating oil additive plays an important role, which is mainly used to improve the comprehensive performance of the base oil, such as reducing friction and wear and repairing the wear surface. The most commonly used additive is the antifriction and anti-wear lubricating oil additive. With the addition of additives, the quality of the lubricating oil and the antifriction and abrasion resistance are very large. But the traditional lubricating oil additives contain more sulfur, phosphorus, chlorine and other harmful environmental elements, which are difficult to meet the environmental requirements. Therefore, more and more domestic and foreign scholars have begun to seek new and environmentally friendly lubricating oil additives, including nitrogen containing borate and ionic liquids and micro nanoparticles as lubricating oil additives. In this paper, four kinds of organic nitrogen containing heterocyclic borates and a tetrafluoroborate ionic liquid were prepared by molecular design, and copper micron particles protected by polyvinylpyrrolidone (PVP) were prepared and the tribological properties of borate and ionic liquid and copper microparticles were investigated. We also prepared polytetrafluoroethylene (PTFE) particles filled with copper micron particles and SiO2 nanoparticles, and studied its antifriction and abrasion resistance in industrial white oil. Finally, the wear surface was analyzed by X ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the lubrication mechanism of the lubricating oil additive was investigated. The contents and results are as follows: (1) study on the preparation and Tribological Properties of organic nitrogen heterocyclic borate and copper micron particles, four kinds of organic nitrogen heterocyclic borate BNH and Cu micron particles are synthesized by analytical design method and studied on the MR-S10B type four ball friction and wear testing machine as industrial white oil. The tribological properties of the agent were carried out by scanning electron microscope (SEM) and XPS analysis on the worn surface of the steel ball. The results showed that the four nitrogen heterocyclic borates and Cu microns had certain antifriction and anti-wear effects to a certain extent, and they had synergism between them. The lubrication mechanism was mainly composed of B2O3 and Fe2 on the lubricating surface. 03, Fe304, organic nitrogen compounds and other frictional chemical reaction films. (2) study on the preparation and Tribological Properties of functional ionic liquids and copper micron particles. A functional tetrafluoroborate ionic liquid [EAMIM]BF4 with antifriction and antiwear effects was prepared by the two step method. The ionic liquid was added to the ionic liquid by the four ball friction and wear tester. The tribological properties of Cu micron particles and the addition of these two additives in sunflower seed oil were added. XPS was used to analyze the state of the chemical elements on the worn surface and to analyze the mechanism of its lubrication. The results showed that the ionic liquid had good antifriction effect and had a certain synergistic effect with Cu micron particles, and XPS was analyzed for its moistening. The slippery mechanism is that the ionic liquid can make a complex friction chemical reaction with the metal and produce a layer of lubricating film composed of Cu, CuO, Fe203, Fe304, Fe2B and FeF3. In addition, the self repairing ability of Cu micron particles is also lubricated. (3) study on the preparation and Tribological Properties of PTFE filled with pre reduction oxidation and precipitation Cu micron particles and Si02 nanoparticles protected by PVP were prepared and filled into PTFE as filling agent, and the tribological properties of PTFE before and after filling were investigated with four ball friction machine. The study found that the PTFE after filling was better than the unfilled PTFE to reduce friction and wear resistance, and the XPS analysis of the worn surface was analyzed. The results show that the self repairing ability of the Cu micron particles and the chemical reaction of SiO2 with the metal surface to produce the oxides of silicon also play a certain role in lubrication in addition to the transfer film generated by the self lubrication effect of PTFE.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE624.82

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本文編號(hào)：2169068