本文關(guān)鍵詞：生物柴油組分的潤(rùn)滑性能及其在鐵表面吸附行為模擬探究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)要求降低柴油中的硫含量。加氫精制脫硫時(shí)柴油中的極性潤(rùn)滑物質(zhì)很容易被脫除,導(dǎo)致柴油的潤(rùn)滑性變差。因此尋求合適的添加劑以改善低硫柴油的潤(rùn)滑性成為必要。生物柴油是飽和/不飽和脂肪酸酯的多元混合物,具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性能。本文為了更好地理解脂肪酸酯作為低硫柴油潤(rùn)滑添加劑時(shí)的工作機(jī)理及影響因素,在四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了不同酯類化合物的潤(rùn)滑性能試驗(yàn);采用Materials Studio軟件模擬不同酯類在鐵表面的吸附行為,探討脂肪酸甲酯碳鏈長(zhǎng)度、碳碳雙鍵個(gè)數(shù)和極性羥基對(duì)其潤(rùn)滑性能的影響。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)將肉豆蔻酸甲酯(C14:0)、棕櫚酸甲酯(C16:0)、硬脂酸甲酯(C18:0)、油酸甲酯(C18:1)、亞油酸甲酯(C18:2)、亞麻酸甲酯(C18:3)、蓖麻油酸甲酯(C18:1OH)、蓖麻油生物柴油和大豆油生物柴油分別按照1.0%、2.0%、3.0%和5.0%的體積分?jǐn)?shù)添加到低硫柴油中,在四球機(jī)上進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明生物柴油和各脂肪酸甲酯均能使試球磨斑直徑減小,且添加比例越大,潤(rùn)滑效果越明顯。生物柴油對(duì)低硫柴油的潤(rùn)滑改善效果均比脂肪酸甲酯單質(zhì)好。對(duì)于飽和脂肪酸甲酯,其潤(rùn)滑改善效果為C18:0C16:0C14:0,即碳鏈長(zhǎng)度越長(zhǎng),其潤(rùn)滑性能越好。對(duì)于C18系列脂肪酸甲酯,潤(rùn)滑改善效果為C18:1 OHC18:3C18:2C18:1C18:0,即C=C雙鍵個(gè)數(shù)越多,潤(rùn)滑性能越好,且含羥基-OH的脂肪酸甲酯潤(rùn)滑性能更優(yōu)。(2)利用Materials Studio軟件模擬C14:0分子體系在不同鐵表面Fe(100)、Fe(110)和Fe(111)上的吸附行為,依據(jù)單位面積吸附能大小確定Fe(110)表面最有利于脂肪酸甲酯分子吸附。(3)對(duì)飽和脂肪酸甲酯C14:0、C16:0和C18:0在Fe(110)表面的吸附行為分別進(jìn)行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬。蒙特卡洛模擬表明,碳鏈長(zhǎng)度的增加可以有效增加單分子在鐵表面的吸附能。分子動(dòng)力學(xué)模擬表明,各飽和脂肪酸甲酯分子體系與鐵表面的吸附能相近;但隨著碳鏈長(zhǎng)度增加,吸附膜內(nèi)聚能中的范德華能量項(xiàng)的增加,吸附膜的穩(wěn)定性和致密性增加,與長(zhǎng)碳鏈脂肪酸甲酯更能有效改善低硫柴油潤(rùn)滑性能的結(jié)論相一致。(4)對(duì)不飽和脂肪酸甲酯C18:1、C18:2、C18:3和C18:1 OH在Fe(110)表面的吸附行為分別進(jìn)行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬。蒙特卡洛模擬表明,C18:1、C18:2和C18:3的單分子吸附能相近;具有更強(qiáng)極性的羥基-OH使C18:1 OH的單分子吸附能明顯提高。分子動(dòng)力學(xué)模擬表明,各不飽和脂肪酸甲酯分子體系與鐵表面的吸附能相近;吸附膜內(nèi)聚能的范德華能量項(xiàng)因相對(duì)分子量接近而變化不大,但由分子極性引起的靜電能顯著變化,由模擬得到的不飽和脂肪酸甲酯在Fe(110)表面吸附膜的內(nèi)聚能排序?yàn)?C18:1OHC18:3C18:2C18:1,這與不飽和脂肪酸甲酯改善低硫柴油潤(rùn)滑性能表現(xiàn)一致。
【關(guān)鍵詞】：生物柴油 脂肪酸甲酯 潤(rùn)滑性能 吸附行為 分子模擬
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE667
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 生物柴油的制備12
• 1.3 生物柴油的特性12-14
• 1.4 柴油及生物柴油潤(rùn)滑性能研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4.1 柴油潤(rùn)滑性能研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.2 生物柴油潤(rùn)滑性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 分子模擬基礎(chǔ)與模擬軟件19-33
• 2.1 分子模擬基礎(chǔ)19-25
• 2.1.1 分子模擬簡(jiǎn)介19-20
• 2.1.2 分子力學(xué)簡(jiǎn)介20-21
• 2.1.3 分子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介21-24
• 2.1.4 蒙特卡洛模擬簡(jiǎn)介24-25
• 2.2 分子模擬軟件Materials Studio25-27
• 2.3 表面吸附模擬研究現(xiàn)狀27-28
• 2.4 最優(yōu)吸附晶面的選擇28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 潤(rùn)滑性能實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)33-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑33-35
• 3.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器35-38
• 3.2.1 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS35-36
• 3.2.2 四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)36-38
• 3.2.3 光學(xué)數(shù)碼顯微鏡38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 飽和脂肪酸甲酯的潤(rùn)滑性能及模擬研究39-55
• 4.1 飽和脂肪酸甲酯潤(rùn)滑性能實(shí)驗(yàn)39-42
• 4.2 飽和脂肪酸甲酯吸附模擬研究42-53
• 4.2.1 表面吸附模型構(gòu)建及計(jì)算方法43-45
• 4.2.2 飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附構(gòu)型45-48
• 4.2.3 飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附能48-49
• 4.2.4 飽和脂肪酸甲酯分子在Fe(110)表面的吸附成膜49-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 第五章 不飽和脂肪酸甲酯的潤(rùn)滑性能及模擬研究55-69
• 5.1 不飽和脂肪酸甲酯潤(rùn)滑性能實(shí)驗(yàn)55-56
• 5.2不飽和脂肪酸甲酯吸附模擬研究56-65
• 5.2.1 不飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附構(gòu)型56-59
• 5.2.2 不飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附能59-60
• 5.2.3 不飽和脂肪酸甲酯分子在Fe(110)表面的吸附成膜60-65
• 5.3 生物柴油的潤(rùn)滑性能實(shí)驗(yàn)65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 全文總結(jié)與展望69-72
• 6.1 全文總結(jié)69-70
• 6.2 工作展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文78

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