【摘要】：隨著環(huán)保要求日益的提高,對潤滑油添加劑的的發(fā)展方向提出了新的發(fā)展方向,即向無灰無磷方向發(fā)展,其中含S,N雜環(huán)衍生物和硼酸酯衍生物用作極壓抗磨添加劑成為目前研究的熱點。本文通過結(jié)構(gòu)設(shè)計,把含S、N活性元素的噻唑雜環(huán)引入到有機(jī)硼酸酯中,設(shè)計制備了十一種新型含噻唑雜環(huán)的有機(jī)硼酸酯添加劑,使用四球機(jī)考察了它們的摩擦學(xué)性能,并考察了部分添加劑和傳統(tǒng)添加劑ZDDP復(fù)配后的協(xié)同效果;另外還采用SEM、AFM、XPS、XANES等表面分析方法對不同系列的添加劑的摩擦學(xué)機(jī)理也進(jìn)行了研究。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.制備了兩種硼酸甘油酯噻二唑類衍生物添加劑BBBD和BBOE,并用四球摩擦磨損試驗機(jī)考察了它們在礦物油中的摩擦學(xué)性能。合成的兩種硼酸甘油酯噻二唑類極壓抗磨添加劑在油溶性和水解穩(wěn)定性方面有了一定的改善,且在較低的濃度0.25 wt.%下,兩種添加劑都已經(jīng)體現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨性能和減摩性能;XANES分析結(jié)果表明,摩擦膜的主要組分硫化亞鐵和硼酸鹽,從摩擦磨損性能可知此組分為有效的邊界潤滑膜。2.合成了兩種N-烷基二乙醇胺硼酸酯噻二唑衍生物添加劑N-十八烷基二巰基噻二唑硼酸酯(代號BPTT)以及N-辛烷基二巰基噻二唑硼酸酯(代號BPCD),并考察了這兩種添加劑在鋰基脂中的摩擦磨損性能。另外,還單獨考察了BPTT和ZDDP復(fù)配在可生物降解基礎(chǔ)液中的摩擦學(xué)性能,并通過XPS對摩擦膜的組成進(jìn)行了分析,且用X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜對B和S元素的K邊進(jìn)行分析,探究了復(fù)配后的摩擦化學(xué)機(jī)理。摩擦學(xué)測試結(jié)果表明BPTT和BPCD在鋰基脂中均有一定的抗磨減摩性能。BPTT在菜籽油中的抗磨性能和ZDDP相當(dāng),減摩性能明顯優(yōu)于ZDDP,且二者具有很好的協(xié)同增效作用。XANES和XPS分析結(jié)果表明,BPTT在菜籽油中的摩擦膜主要由B2O3,Fe SO4,Fe S以及Fe2O3組成,剪切強(qiáng)度較小,避免金屬直接接觸。3.利用電子分散理論設(shè)計了合成了三乙醇胺硼酸酯噻二唑衍生物抗磨劑,考察了其油溶性和水解穩(wěn)定性,并對摩擦學(xué)性能進(jìn)行了考察。另外還利用X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜對硫和硼的K邊進(jìn)行了分析測試,考察了其摩擦化學(xué)機(jī)理。由于分子結(jié)構(gòu)中B的sp2空軌道通過雙氧橋連模式和氧原子成鍵,并可能有分子內(nèi)N→B配位,且支鏈中含有酯基,具有較高的電子云密度,所以有較好的油溶性和水解穩(wěn)定性。BPTO和MPTO在油溶性和水解穩(wěn)定方面都有明顯改善,且具備優(yōu)異的極壓性能且BPTO和ZDDP在提高極壓性能方面有一定的協(xié)同增效作用。BPTO和MPTO都有很好的減摩抗磨性能。硫元素的XANES分析結(jié)果表明BPTO和MPTO在摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦反應(yīng)膜的主要組分可能都是Fe S和Fe S2的混合物,摩擦膜失效時的摩擦膜組分里有明顯的Fe SO4的信號峰,硼元素的XANES分析結(jié)果表明BPTO和MPTO的摩擦膜以B2O3為主。4.制備了兩種硼酸甘油酯苯并噻唑類衍生物添加劑PDMS和PDMOE,并用四球摩擦磨損試驗機(jī)考察了它們在礦物油中的摩擦學(xué)性能。合成的兩種硼酸甘油酯苯并噻唑類極壓抗磨添加劑在油溶性和水解穩(wěn)定性方面有了一定程度的改善,且在較低的濃度0.25 wt.%下,兩種添加劑都已經(jīng)體現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨性能,PDMOE在不同濃度下的摩擦系數(shù)都比基礎(chǔ)油低,而添加了PDMS的基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)并沒有明顯降低。XANES分析結(jié)果表明,摩擦膜中主要以硫化亞鐵和硼酸鹽的形式存在。5.設(shè)計合成了以苯并噻唑為載體的乙醇胺有機(jī)硼酸酯化合物,除了對其水解穩(wěn)定性進(jìn)行了詳盡的考察以外,還對其摩擦學(xué)性能進(jìn)行了分析。且用X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜對摩擦副表面的邊界潤滑膜的組成進(jìn)行了探究,探討其摩擦化學(xué)機(jī)理。合成的三種添加劑BPOT、BDEE和BPBBD在基礎(chǔ)油5CST中有很好的水解穩(wěn)定性。其水解穩(wěn)定好是因為添加劑分子中含有更多的強(qiáng)供電子基團(tuán),即含有大π鍵的芳環(huán),另外,BPOT和BDEE中的B的sp2空軌道通過雙氧橋方式和氧原子成鍵,而BPBBD則是由單氧橋和氮配位方式成鍵。在5CST中,BPOT、BDEE和BPBBD都顯示了較好的極壓抗磨性能。摩擦膜的XANES分析結(jié)果顯示三種添加劑在摩擦副表面均生成硼的氧化物和鹽,形成的邊界潤滑膜的硬度較高,剪切強(qiáng)度較低,因此阻止了鋼球的直接接觸。但是S的摩擦膜K邊XANES結(jié)果顯示Fe SO4和Fe S以一定的比例存在。
【圖文】：

另外，潤滑劑因為其結(jié)構(gòu)特性還有防銹、減振、密封、傳遞動力等作用而使設(shè)備延長壽命，，降低能耗。圖1-1 古人運輸?shù)裣竦挠涊d圖（潤滑脂）Fig.1-1 Transporting an statue through grease lubrication圖1-2 Stribeck 曲線Fig.1-2 The Stribeck curve

Stribeck曲線
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE624.82

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙彩松;張雅文;李建昌;任天輝;趙屹東;;新型含噻二唑有機(jī)硼酸酯在鋰基脂中的極壓抗磨性能及作用機(jī)理研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2014年03期

2 楊廣彬;田雨;張金峰;張丹;曲干;張晟卯;張平余;;含氮雜環(huán)硼酸酯添加劑的合成及其摩擦學(xué)性能[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2012年04期

3 何忠義;;硼酸衍生物潤滑油添加劑的研究進(jìn)展[J];華東交通大學(xué)學(xué)報;2011年01期

4 周嬋;許家喜;;非對稱環(huán)氧乙烷的區(qū)域選擇性親核開環(huán)反應(yīng)[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年01期

5 姚俊兵;;一種二巰基噻二唑類有機(jī)減摩劑的減摩、抗磨和抗氧化性能研究[J];潤滑油;2010年04期

6 王永剛;楊雙花;白曉華;李久盛;;含苯并噻唑環(huán)的硼酸酯衍生物的制備及其摩擦學(xué)特性研究[J];洛陽理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期

7 薛群基;張俊彥;;潤滑材料摩擦化學(xué)[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年11期

8 李建明;仇建偉;李桂云;王愛勤;;S-(2-巰基苯并噻唑)O,O′-二烷基二硫代磷酸酯的合成及性能研究[J];石油煉制與化工;2009年10期

9 周艷芬;陳宏博;;1,3,4-噻二唑及其衍生物的研究進(jìn)展[J];化工中間體;2009年06期

10 曾小軍;李芬芳;周茂林;;新型含氮、硫雜環(huán)有機(jī)硼酸酯在菜籽油中的摩擦學(xué)性能研究[J];潤滑與密封;2007年04期

本文編號：2661496