【摘要】：摩擦磨損會使機械設(shè)備的可靠性、耐久性和能量利用率大大降低,加入含有極壓/抗磨類添加劑的潤滑油可以減緩這種現(xiàn)象。由于環(huán)境的原因,氯系、磷系和金屬系等傳統(tǒng)潤滑油抗磨/極壓劑的使用正在減少。在給定同樣的性能和成本下,許多未來的潤滑油添加劑更傾向于環(huán)保高效無灰抗磨劑。隨著潤滑油需求量的增加,新的可能市場包括生物降解型潤滑油、高級交通工具潤滑油和太空技術(shù)潤滑油。而且,傳統(tǒng)市場譬如發(fā)動機油、船舶、航空、齒輪與金屬加工液,以及其他工業(yè)潤滑油等領(lǐng)域的技術(shù)在不斷更新,目前市售潤滑油添加劑很難滿足要求。因此,研發(fā)優(yōu)質(zhì)高檔的潤滑油添加劑具有重要意義。本文合成了12種新型含氮、硫雜環(huán)酯類衍生物潤滑油添加劑。通過核磁共振氫譜(~1H NMR)和飛行時間質(zhì)譜(MALDI-TOF-MS)表征了分子結(jié)構(gòu);通過定性分析,研究了添加劑在植物油(VO)中的油溶性、抗腐蝕性;用熱重分析儀,研究了分子的熱穩(wěn)定性;通過測定其最大無卡咬負(fù)荷、燒結(jié)負(fù)荷、磨斑直徑和摩擦系數(shù)等數(shù)據(jù),分析并討論了摩擦學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下:(1)設(shè)計合成了3種不同結(jié)構(gòu)的苯并三氮唑荒氨酸基乙酸丙酯衍生物潤滑油添加劑(1a~1c)。結(jié)果表明:1a~1c的銅片腐蝕級別都為1a;且表現(xiàn)出優(yōu)異的油溶性和熱穩(wěn)定性,熱分解溫度均在200℃以上;添加1.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)1c油樣的最大無卡咬負(fù)荷(P_B)值是植物油VO的1.7倍;燒結(jié)負(fù)荷(P_D)值是VO的1.3倍;磨斑直徑比VO降低了50.7%;摩擦系數(shù)比VO減小了59.1%。(2)設(shè)計合成了3種不同結(jié)構(gòu)的2-巰基苯并噻唑荒氨酸基乙酸丙酯衍生物潤滑油添加劑(2a~2c)。結(jié)果表明:2a~2c的銅片腐蝕級別都為1a;且表現(xiàn)出優(yōu)異的油溶性和熱穩(wěn)定性,熱分解溫度均在205℃以上;添加1.0%2c油樣的最大無卡咬負(fù)荷(P_B)值是VO的1.8倍;燒結(jié)負(fù)荷P_D值是VO的1.6倍;磨斑直徑比VO降低了45.9%;摩擦系數(shù)比VO減小了50.8%。(3)設(shè)計合成了3種不同結(jié)構(gòu)2-巰基嘧啶荒氨酸基乙酸丙酯衍生物潤滑油添加劑(3a~3c)。結(jié)果表明:3a~3c的銅片腐蝕級別都為1a;且表現(xiàn)出優(yōu)異的油溶性油溶性和熱穩(wěn)定性,熱分解溫度均在190℃以上;添加1.0%3c油樣的最大無卡咬負(fù)荷P_B值比VO提高了83.3%;燒結(jié)負(fù)荷P_D值比VO提高了25.0%;磨斑直徑比VO降低了45.1%;摩擦系數(shù)比VO減小了41.8%。(4)設(shè)計合成了3種不同結(jié)構(gòu)的2-巰基苯并惡唑荒氨酸基乙酸丙酯衍生物潤滑油添加劑(4a~4c)。結(jié)果表明:4a~4c的銅片腐蝕級別都為1a;且表現(xiàn)出優(yōu)異的油溶性油溶性和熱穩(wěn)定性,熱分解溫度均在200℃以上;添加1.0%4c油樣的最大無卡咬負(fù)荷P_B值比VO提高了83.3%;燒結(jié)負(fù)荷P_D值比VO提高了25.0%;磨斑直徑比VO降低了43.1%;摩擦系數(shù)比VO減小了36.1%。(5)合成的4個系列12種化合物均具有良好的熱穩(wěn)定性、抗腐蝕性和較好的油溶性;4個系列添加劑都表現(xiàn)出了優(yōu)異的極壓性能,其中,分子結(jié)構(gòu)中含有2-巰基苯并噻唑的2c的P_B遠(yuǎn)高于植物油和ZDDP,為最佳極壓劑;分子結(jié)構(gòu)中含有苯并三氮唑的1c的抗磨和減摩效果均高于植物油和ZDDP,為最佳抗磨劑減摩劑。
【圖文】：

4.12 (s, 2H), 3.93 (d, J=7.0 Hz, 2H), 3.65 (d, J=7.1 Hz, 2H), 2.51 2.44 (m), 2.06 (d, J=35.2 Hz, 2H), 1.31 (d, J=28.4 Hz, 16H), 0.88 (d, J=5.9 Hz, 12H).LDI-TOF-MS, m/z: calcd for C28H46N4O2S2[M+1]+: 535.310, found: 535.263。添加劑 1c：產(chǎn)量 23.49g，收率 88.0%的黃色油狀液體，1H NMR (400 MHz, CDCδ 8.07 (d, J=8.4 Hz, 1H), 7.64 (d, J=8.3 Hz, 1H), 7.51 (t, J=7.6 Hz, 1H), 7.38, J=8.0, 7.2 Hz, 1H), 4.79 (t, J=6.9 Hz, 2H), 4.22 (t, J=5.8 Hz, 2H), 4.15 (d, J=3 Hz, 2H), 3.95 3.89 (m, 2H), 3.72 3.65 (m, 2H), 2.46 2.39 (m, 2H), 1.73 (dd, .8, 7.4 Hz, 4H), 1.30 (d, J=21.4 Hz, 20H), 0.90 0.85 (m, 6H). MALDI-TOF-MS/z: calcd for C28H46N4O2S2[M+1]+: 535.31, found: 535.263。.2 添加劑 1a~1c 的結(jié)構(gòu)分析以化合物 1a 為例對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析：

圖 2-4 添加劑 1a 的 MALDI-TOF-MSFig.2-4 MALDI-TOF-MS of additive 1a圖 2-3 和圖 2-4 分別是 1a 的1H NMR 以及 MALDI-TOF-MS 圖譜。由圖 2-3 分析可知，δ=7.85、7.35、7.37、7.83 分別為苯環(huán)上 1、2、3、4 號位置氫的化學(xué)位移；δ=4.85、3.67、4.23 分別為 5、6、7 號位置氫的化學(xué)位移；δ=4.09 為 8 號位置氫的化學(xué)位移；δ=3.89為 9 號位置氫的化學(xué)位移；δ=1.60~1.78 為 10 號位置氫的化學(xué)位移；δ=1.25~1.43 為 11號位置氫的化學(xué)位移；δ=0.85~1.00 為末端甲基位置氫的化學(xué)位移。由圖 2-4 可知，1a的分子離子峰 m/z 為 423.139，與理論計算的分子量[M+1]+=423.180 一致。根據(jù)以上圖譜分析，添加劑 1a 的分子結(jié)構(gòu)可以確定。類似方法可以確證添加劑 1b~1c 的分子結(jié)構(gòu)（圖譜見附錄）。2.5 添加劑 1a~1c 的性能研究2.5.1 添加劑 1a~1c 的油溶性油溶性是潤滑油添加劑重要性能之一，非油溶性添加劑必須加入分散劑復(fù)配，從而促使?jié)櫥吞砑觿┑墓δ艿陌l(fā)揮。若設(shè)計的潤滑油添加劑具有良好的油溶性，則可極大節(jié)約生產(chǎn)時間，控制成本。因此，具有良好油溶性的潤滑油添加劑是本研究的目的之一。本文中通過引入長鏈烷基
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE624.82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2705871