發(fā)布時間：2020-08-09 10:52

【摘要】：納米微粒作為潤滑油添加劑表現(xiàn)出了優(yōu)異的潤滑性能。由于納米微粒的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、形貌、粒徑分布、以及表面修飾基團(tuán)的多樣性,導(dǎo)致納米添加劑的機(jī)制研究結(jié)果相互矛盾,難以統(tǒng)一。為此本論文以二氧化硅微粒作為潤滑油添加劑,利用菜籽油優(yōu)異的抗氧、減摩、可降解的優(yōu)勢,以及其對二氧化硅優(yōu)異的分散性,系統(tǒng)研究了不同表面修飾基團(tuán),和一系列不同粒徑的二氧化硅微球在菜籽油中的摩擦學(xué)性能,系統(tǒng)研究納米添加劑的表面性能和粒徑對其在不同潤滑區(qū)間潤滑性能的影響機(jī)制。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)不同功能基團(tuán)改性的二氧化硅納米微粒在菜籽油中的摩擦學(xué)性能研究采用具有不同表面功能基團(tuán)的商用二氧化硅納米微粒作為菜籽油的潤滑添加劑,利用四球摩擦測試方法研究了表面分別為甲基、乙烯基和環(huán)氧基團(tuán)的二氧化硅納米微粒的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明,在最佳添加含量時,粒徑相同的表面分別為甲基、乙烯基和環(huán)氧基的三種二氧化硅,可分別使摩擦系數(shù)降低33.5%、12.97%、9.01%,使磨斑直徑分別降低17.23%、8.67%、5.75%,而粒徑較大的含甲基的DNS-2型二氧化硅可使菜籽油的磨斑直徑降低29.5%。同時利用石英晶體微天平(QCM)研究了表面功能基團(tuán)對其在金屬表面的吸附質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,粒徑相同的表面含甲基、乙烯基和環(huán)氧基團(tuán)的二氧化硅納米微粒的平衡吸附質(zhì)量依次增大。表面基團(tuán)相同時,粒徑為24nm的DNS-2型二氧化硅平衡吸附質(zhì)量大于粒徑為9nm的DNS-3型二氧化硅,對比不同功能基團(tuán)的二氧化硅納米微粒的摩擦學(xué)性能和其在金屬表面的平衡吸附質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)其平衡吸附質(zhì)量和摩擦學(xué)性能的正比關(guān)系。(2)不同粒徑的二氧化硅微球的制備及其在菜籽油中的摩擦學(xué)性能研究采用溶膠凝膠法通過調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)、加入電解質(zhì)及利用種子生長法,制備了粒徑從30 nm-3.6μm的寬尺度范圍、成球性好、粒徑均勻的二氧化硅微球。選取五種大跨度范圍粒徑(100 nm,400 nm,600 nm,1μm,3μm)的二氧化硅微球分散到菜籽油中。研究了添加劑微粒粒徑對其在菜籽油中不同潤滑區(qū)間潤滑性能的影響機(jī)制。添加不同粒徑二氧化硅的菜籽油的Stribeck潤滑曲線結(jié)果表明,在彈流區(qū),二氧化硅則表現(xiàn)出了突出的減摩性能,使摩擦系數(shù)比菜籽油下降了5.58%-13.6%。不同粒徑二氧化硅在菜籽油中的流變性能表明,降粘作用存在一個最佳粒徑,在最佳濃度時,粒徑越大的二氧化硅對菜籽油具有更明顯的降粘作用。因此在彈流潤滑區(qū),粒徑越大的二氧化硅的減摩性能越好。在邊界區(qū)二氧化硅普遍表現(xiàn)出了突出的抗磨性能,比菜籽油的磨損體積降低了28.3%-37.55%,磨損表面分析結(jié)果表明,粒徑越小的二氧化硅越容易進(jìn)入摩擦副表面生成摩擦膜的能力越強(qiáng),抗磨效果越好。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.1;TQ645.1
【圖文】：

納米微粒潤滑作用機(jī)制圖

圖 2-1 二氧化硅的表面結(jié)構(gòu)示意圖(a)含甲基的 DNS-2 和 DNS-3，(b) 含乙烯基的 RNS-D，(c)含環(huán)氧基的 RNS-E將四種二氧化硅納米微粒分散到無水乙醇中對其進(jìn)行 TEM 表征，來確定四種二硅納米微粒的形貌和粒徑。圖 2-2 二氧化硅納米微粒的 TEM 圖和尺寸分布圖，從

圖 2-2 二氧化硅納米微粒(a) DNS-2，(b) DNS-3對二氧化硅納米微粒進(jìn)行了紅外分析著對應(yīng)基團(tuán)的有機(jī)鏈，圖 2-3 為四種二氧化二氧化硅納米微粒在 3400 cm-1處左右均有在 1628 cm-1處的吸收峰為對應(yīng)于表面吸附收峰在 830 cm-1處，Si-O-Si 的反對稱伸縮振cm 1處、彎曲振動吸收峰在 470 cm-1處[92, 9微粒的甲基或亞甲基中 C-H 的伸縮振動吸收明了甲基及甲氧基存在于二氧化硅表面。R吸收峰對應(yīng)于 C-H 鍵的不對稱伸縮振動，并處，在 1630 cm-1的吸收峰為表面吸附水 H此重疊。在 980 cm-1處的峰為 Si-O-C 的伸

【參考文獻(xiàn)】

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1 謝恩情;趙昕楠;張云海;張華;;潤滑油極壓抗磨添加劑應(yīng)用研究進(jìn)展及方向[J];煤炭與化工;2013年05期

2 張博;徐濱士;許一;張保森;;潤滑劑中微納米潤滑材料的研究現(xiàn)狀[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2011年02期

3 韓靜香;佘利娟;翟立新;劉寶春;;化學(xué)沉淀法制備納米二氧化硅[J];硅酸鹽通報;2010年03期

4 閆玉濤;霍玉秋;孫志禮;;添加納米二氧化硅的菜籽油潤滑行為[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年09期

5 劉豐;鄭秋紅;李小紅;丁濤;張治軍;;可分散性納米二氧化硅增強(qiáng)硅橡膠[J];復(fù)合材料學(xué)報;2006年06期

6 滕進(jìn)麗;李小紅;肖合全;;表面改性SiO_2納米微粒的表征及摩擦學(xué)性能[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2006年06期

7 李小紅,李慶華,張治軍,黨鴻辛,劉維民;一種可反應(yīng)性納米SiO_2的制備和表征及其摩擦磨損性能研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2005年06期

8 李小紅,劉峰,張治軍,黨鴻辛,王曉波,劉維民;DNS-Am型可分散性SiO_2納米微粒的表征及摩擦學(xué)性能[J];潤滑與密封;2005年04期

9 毋偉,陳建峰,李永生,楊萬強(qiáng),何少利;溶膠-凝膠法納米二氧化硅原位改性研究[J];材料科學(xué)與工藝;2005年01期

10 霍玉秋,閆玉濤,劉曉霞,丁津原,翟玉春,田彥文;單分散納米SiO_2的制備及其作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2005年01期

本文編號：2787014