功能化离子液体润滑剂的合成及其润滑性能研究

通过两步法合成了含酯基官能团的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),用核磁共振和红外光谱对其进行了结构表征;对其作为润滑剂的物化性质进行了测定,并选择了含有相同烷基的传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)进行对比;在四球机上评定两种离子液体的承载能力,在SRV摩擦磨损试验机上评价了两种离子液体的润滑性能,并选择低蒸气压的含氟润滑剂全氟聚醚(PFPE)作为对比。结果表明:在常温下,两种离子液体较PFPE具有更高的承载能力和更好的润滑性能;两种离子液体相比,[EAMIM]BF4由于粘度较大其在低载荷下减摩性较[BMIM]BF4稍差,但其抗磨性始终优于[BMIM]BF4。     

功能化离子液体作为菜籽油添加剂的摩擦学研究

合成了一种含酯基的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（LF1-4）,以传统添加剂丁辛基二硫代磷酸盐（T202）为对比,采用四球摩擦磨损试验机考察了其作为菜籽油（RO）添加剂的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）仪分别对钢球磨斑表面的形貌和主要元素进行了观察和分析。结果表明,LF1-4作为RO的添加剂具有良好的减摩作用和显著的抗磨作用,在添加量（质量分数）为1.0%时达到最佳效果,能使磨斑直径减小38%;同时,LF1-4能有效提高RO的承载能力（P_B）,但其在RO中的减摩抗磨作用较T202稍差,推测是由于LF1-4在RO中的油溶性稍差所致. 在高载荷下,离子液体LF1-4发生分解释放出活性元素氟等,与摩擦副表面的金属发生摩擦化学反应形成了铁的氟化物等新的化合物,从而减少了摩擦和磨损。     

碱性复合磺酸钙基脂的摩擦学性能及机理

采用SRV摩擦磨损试验机评价了实验室制备的碱性复合磺酸钙基润滑脂在高、低温下的摩擦学性能,并采用三维轮廓扫描仪和X射线光电子能谱仪观察和分析了磨斑表面的磨损情况及表面元素的化学状态。结果表明,高温下碱性复合磺酸钙基润滑脂具有更好的减摩性能,但是其抗磨性能较之室温略有下降。产生这种情况的主要原因是高温下的摩擦表面比室温时有更高的化学反应活性,生成更多的硼酸钙和硫化亚铁,形成能抗磨减摩的覆盖膜。     

含酯基功能化离子液体润滑剂的摩擦学性质

 合成了含酯基官能团的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[EAMIM]BF₄),对其物化性质进行了测定,并选择了含有相同烷基的传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF₄)进行对比,在四球摩擦机上研究了这两种离子液体的摩擦学性能,用SEM和XPS对磨斑表面的形貌和主要元素进行了分析,并探讨了两种离子液体不同的润滑机理。结果表明,[EAMIM]BF₄所具有的较高黏度导致其在低载荷下的减摩性稍差,但由于其所含的酯基官能团在摩擦表面形成化学吸附边界润滑膜,故其抗磨性较[BMIM]BF₄好。     

酯基功能化离子液体的合成、表征及性质

采用两步法合成了含酯基官能团的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,用核磁共振、红外光谱、元素分析对其进行了结构表征,研究了离子液体的密度、酸值、黏温性、吸湿性、溶解性、玻璃化转变温度及热稳定性能。结果表明:制备的离子液体与预期结构一致,且纯度较高,证明了该功能化离子液体的制备和提纯方法的可靠性;与含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体相比,功能化离子液体具有较高的密度、黏度、玻璃化转变温度和较低的酸值、吸水性及热稳定性,表明酯基官能团的引入,使烷基离子液体展现出不同的特性;另外,制备的2种离子液体均可以与极性大的溶剂混溶,而不溶于非极性或极性小的溶剂。     

含氮、氧改性菜籽油润滑添加剂对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副摩擦学性能的影响

对菜籽油进行化学改性制备了一类氮氧型改性菜籽油添加剂（NOR），并利用红外光谱对其主要官能团进行鉴定。分别通过四球和SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油，以NOR为添加剂时对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副抗磨减摩性能的影响，用扫描电子显微镜观察分析钢球磨斑表面的形貌，同时通过对铝合金磨痕进行X射线光电子能谱分析，探讨了氮氧型改性菜籽油润滑添加剂的抗磨减摩机理。结果表明：以氮氧型改性菜籽油为添加剂，以菜籽油为基础油时，钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副均表现出良好的抗磨减摩作用，其润滑作用机理是由于长链菜籽油分子的载体作用、氮的高反应活性以及二者的协同作用在金属摩擦表面形成了含氮、氧及碳等元素的表面保护膜。     

含磷酸酯官能团离子液体对钢-钢摩擦副的摩擦磨损性能

合成了2种含磷酸酯官能团的离子液体,即1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([MMIM]DMP)和1-甲基-3-乙基咪唑磷酸二甲酯盐([MEIM]DMP),用核磁共振氢谱仪表征了其结构,采用SRV摩擦磨损试验机考察了所制备离子液体作为润滑剂对钢-钢摩擦副的摩擦学性能,并与磷嗪(X-1P)进行了比较,采用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了磨损表面元素的化学状态及其磨斑形貌。结果表明,所合成的离子液体[MMIM]DMP和[MEIM]DMP具有优良的润滑性能,摩擦系数低,抗磨性能优良。离子液体在摩擦过程中形成了化学吸附边界润滑膜,有效地起到了抗磨、减磨的作用。     

1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体用作润滑剂的探讨

合成了含羧酸酯基官能团的功能化离子液体--1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),考察了其物化性质、高低温下的摩擦学性能以及对传统润滑油添加剂的相溶性和感受性,并选择含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐传统离子液体([BMIM]BF4)作为对比。结果表明：两种离子液体具有较好的低温流动性、低的蒸发损失和高的热稳定性;能溶解部分具有强极性和杂环化合物的传统润滑油添加剂,但不能溶解大多数常用的油溶性添加剂,[EAMIM]BF4对添加剂的溶解性比[BMIM]BF4弱;在室温及高温条件下,[EAMIM]BF4由于粘度较大减摩性稍差,但抗磨性比[BMIM]BF4强;极压抗磨剂亚磷酸二正丁酯能提高[BMIM]BF4的抗磨作用,但与[EAMIM]BF4呈现出对抗效应,导致其润滑性能降低。     

层状磷酸锆材料作为锂基脂添加剂的摩擦磨损性能研究

采用四球摩擦磨损试验机考察了层状磷酸锆材料α-Zr(HPO4)2.H2O（简称α-ZrP）和Cu(OH)2Zr(HPO4)2.2H2O（简称Cu-α-ZrP）作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪和3D光学轮廓仪,对润滑后的钢球磨损表面形貌、元素分布和体积磨损量进行了表征。结果表明：这两种层状磷酸锆材料作为添加剂均能够显著提高锂基脂的承载能力和减摩抗磨能力;在α-ZrP和Cu-α-ZrP锂基脂润滑下,钢球表面形成了含有α-ZrP或Cu-α-ZrP的保护膜,从而改善了润滑脂的摩擦学性能。     

环境真空度对不同含氟基础油摩擦学性能的影响

通过真空四球摩擦试验机开展不同含氟基础油在不同环境压力下的摩擦学试验,采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等分析手段对磨损表面进行分析,结果表明：相对于常压条件,在真空条件下全氟聚醚油（PFPE）类基础油的抗磨减摩性能均变差,而氟硅油类基础油的抗磨能力变好,减摩能力变差,可能是由于在摩擦过程中,氟硅油与金属表面生成了一种含有Fe-Si键的物质,使得氟硅油在真空条件下抗磨能力提高。     

硼化蓖麻油润滑添加剂对钢-钢和钢-镁摩擦副摩擦学性能的影响

在蓖麻油(CO)分子中引入硼,制备了一种新型环境友好润滑添加剂(BCO),并利用红外光谱对其主要官能团进行表征。通过四球和SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油、以BCO为添加剂时对钢-钢摩擦副和钢-镁摩擦副抗磨减摩性能的影响;用扫描电子显微镜观察分析钢球磨斑表面的形貌,同时通过对镁合金磨痕进行X射线光电子能谱分析,探讨了BCO添加剂的抗磨减摩机理。结果表明,BCO添加剂在菜籽油中具有优良的极压抗磨和减摩性能;其润滑作用机理是由于长链蓖麻油分子的载体作用、硼的缺电子性以及二者的协同作用与摩擦金属表面形成了一层高强度的吸附膜和/或摩擦化学反应膜。     

Friction and wear of metal pairs in synthetic lubricant medium

The effect of the unit load on friction and wear of metal pairs in the presence of synthetic lubricants was investigated: diester oil and oil based on polyhydric esters. The effect of these materials on the contact fatigue strength of the balls was demonstrated. Diester oil reduced the friction coefficient of steel pairs when the unit load increased from 4 to 20 MPa. The composition and structure of films of secondary structures in the surface layer of the steel sample worn in diester oil were investigated by layer-by-layer Auger spectroscopy. During interaction of friction triads, the friction zone was saturated with atomic carbon with a region of iron carbides beneath it. __________ Translated from Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel, No. 1, pp. 26–28, January–February, 2008.     

甲基二乙醇胺脂肪酸酯提高矿物基础油的生物降解性和摩擦学性能

制备了甲基二乙醇胺正辛酸酯和甲基二乙醇胺油酸酯，采用润滑剂生物降解快速测定仪和四球试验机分别研究了这两种甲基二乙醇胺脂肪酸酯对400SN矿物基础油生物降性和摩擦学性能的影响，试验结果表明甲基二乙醇胺正辛酸酯和甲基二乙醇胺油酸酯明显促进了基础油的生物降解，提高了基础油的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析了磨斑的表面形貌及元素的化学状态，试验结果表明这两种甲基二乙醇胺脂肪酸酯在磨斑表面形成了由吸附膜和摩擦化学反应产生的Fe2O3 ，Fe3O4及含氮化合物的化学反应膜组成的复杂的边界润滑膜，从而提高了基础油的抗磨减摩性能。     

两种新型苯并三氮唑衍生物在水-乙二醇液压液中的润滑特性对比研究

Two kinds of benzotriazole derivatives with and without sulfur (abbreviated as BC and BSC) were synthesized and their lubricating, anticorrosion and antirust properties as additives in water-glycol fluid were investigated. The morphology and chemical species of typical elements on the worn surface were examined by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to reveal tribological mechanisms. The results indicated that two synthesized additives could effectively improve the anti-wear, friction-reducing, load-carrying, anticorrosion and antirust properties of the base fluid. The surface analysis illustrated that stable nitrogen-containing absorption films generated by BC should be responsible for its facilitated anti-wear and friction-reducing performances, and the excellent lubricities of BSC should be attributed to the combined action of adsorption film and tribo-chemical film which composed of iron oxides, iron sulfides and iron sulfates. The superior lubricating properties of BSC as compared to that of BC demonstrated the effectiveness of elemental sulfur in reducing friction and wear，especially at high loads. But corrosion wear is more obvious at a relative high concentration of elemental sulfur.     

食用废油制备凹凸棒脂及其摩擦学性能研究

以食用油废油作为基础油,以改性凹凸棒黏土作为稠化剂制备了废油基润滑脂,考察了该润滑脂的几种物理性能,并采用热重分析（TGA）仪测定了该润滑脂的热分解温度,采用SRV摩擦磨损试验机考察了所制备润滑脂的摩擦学性能,分别用3D轮廓扫描仪、扫描电子显微镜（SEM）和X 射线光电子能谱（XPS）仪对刚球磨斑进行了磨损体积测定、形貌观察和表面元素化学状态分析。结果表明,采用食用油废油所制备的润滑脂具有优良的摩擦学性能,摩擦表面形成的摩擦保护膜是其抗磨和减摩性能得以提高的根本原因。该润滑脂的成功制备为解决废油再利用提供了新的途径。     

磁场对含丁辛基二硫代磷酸锌润滑油的润滑增效作用

在四球摩擦磨损试验机的摩擦接触区域外加磁场,考察了有、无磁场作用下150SN基础油和含不同质量分数的丁辛基二硫代磷酸锌（T202） 润滑油的摩擦学特性。用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了磨斑的表面形貌和典型元素的化学状态,并讨论 了润滑机理。结果表明,磁场作用下含T202润滑油中钢球表面的磨斑直径及其摩擦系数均比无磁场时的小,且钢球表面的磨损程度与无 磁场时相比更轻微。XPS分析结果显示,含T202润滑油中的钢球表面形成了由FeSO4,FeS和ZnS等物质组成的摩擦化学反应膜,磁场作用 下钢球表面的O、S、Fe、Zn、P元素的相对原子含量均比无磁场时的高,从而推断磁场对含T202润滑油的润滑增效作用是磁场促进了摩擦化学反应膜的形成和磨损表面的改性引起的。     

面接触条件下改性层状硅酸钠的摩擦学性能研究

使用油酸作为改性剂对层状硅酸钠进行改性，得到改性层状硅酸钠。把改性层状硅酸钠作为润滑添加剂分散到500SN基础油中，考察了在面面接触条件下其在基础油中的摩擦学性能，用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌，探讨了改性层状硅酸钠的减摩抗磨机理。结果表明：改性层状硅酸钠作为润滑添加剂可以显著提高500SN基础油的减摩抗磨性能，在高负荷下，减摩作用更明显；层状硅酸钠晶层之间的相互滑动有效降低了摩擦副的摩擦磨损。     

添加萘基功能化离子液体润滑脂的摩擦学性能

以三氟甲基磺酰胺为阴离子,萘基功能化咪唑为阳离子,合成了2种萘基功能化离子液体——1-萘甲基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体(［NMMIm］NTf₂)和1-萘甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体(［NMBIm］NTf₂);并将其添加到聚α烯烃(PAO10)复合锂基润滑脂中,采用四球摩擦试验机考察了其摩擦学性能。结果表明：添加萘基功能化离子液体的复合锂基润滑脂在室温(25 ℃)和高温(100 ℃)下均能降低摩擦系数、减小磨斑直径,表现出优异的减摩抗磨性能。通过X射线光电子能谱对磨斑表面元素进行分析,结果表明：萘基功能化离子液体优异的摩擦学性能归因于离子液体中的活性元素N、O、P和S与摩擦副表面的Fe元素发生摩擦化学反应形成的摩擦化学反应膜。     

油溶性纳米Cu在GL-5齿轮油中的摩擦学性能

通过有机小分子配体表面修饰的方法制备了表面修饰的纳米Cu颗粒，将制备的纳米Cu颗粒作为润滑油添加剂引入85W／90GL-5重负荷齿轮油中，用四球试验机考察其在85W／90GL-5重负荷齿轮油中的摩擦学性能。结果表明，油溶性纳米Cu添加剂具有优异的抗磨、减摩和极压性能，能够很好地改善85W／90GL-5重负荷齿轮油的摩擦学性能。使用SEM、EDS和XPS分析了钢球磨损表面形貌、组成和化学状态。结果表明，使用纳米Cu添加剂润滑的磨斑表面擦伤程度很轻，并且磨斑表面有单质Cu沉积。其润滑作用机理推测为：单质Cu沉积膜与摩擦过程中形成的化学反应膜协同作用，从而有效地提高了85W／90GL-5重负荷齿轮油的抗磨、减摩和耐负荷性能。     

7415号火炮专用润滑脂的研制

为满足某火炮自动机、供弹机等发射机构滑动部件的润滑，研制了７４１５号火炮专用润滑脂。该脂具有优良的高低温性能、抗磨极压性能和防护性能，适用于中等负荷、钢－钢摩擦副的高速滑动摩擦的润滑。