魔芋葡甘聚糖溶液的水基润滑特性研究

发布时间：2020-03-28 17:47

【摘要】：传统的油润滑存在冷却效果差,易燃、易污染等缺点,随着节能和环保要求的提高,开发新型绿色环保润滑剂势在必行。水基润滑是指通过分子的水合作用,利用水合层间的斥力实现减小界面摩擦的一种润滑方式,具有重要的研究意义和应用价值。本文采用天然植物多糖魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,简称KGM)为水基润滑添加剂,以石英玻璃和钛合金(Ti6A14V)为摩擦副,研究面接触和点接触状态下KGM溶液的水基润滑特性。主要研究内容包括:1.以石英玻璃为摩擦副,研究面接触条件下KGM溶液的水基润滑特性,着重分析了不同浓度溶液在不同转速下的润滑特性。结果表明:浓度为0.3%的溶液具有最佳的润滑性能,石英玻璃间的摩擦系数为0.002,且几乎不随转速发生变化。低浓度溶液的摩擦系数随转速增大而增大,高浓度溶液的摩擦系数随转速增大而减小。硼酸的加入增强了 KGM水合分子层的稳定性。面接触下水基润滑界面主要包含水合分子层和自由水分子层,两者共同作用实现有效润滑。2.以石英玻璃和Si3N4球为摩擦副,研究点接触条件下KGM溶液的水基润滑特性,重点分析了转速和浓度对润滑特性的影响。结果表明:点接触下只有当转速达到一定范围时才能实现超低摩擦,且低浓度范围和高浓度范围内实现超低摩擦的原理有所不同。润滑液浓度较低时,实现超低摩擦需要一段跑合过程。浓度较高时,不需要跑合过程即可实现超低摩擦。3.以Ti6A14V和Si3N4球为摩擦副,研究跑合过程对KGM溶液水基润滑特性的影响。对比分析了干摩擦跑合和硼酸跑合后KGM溶液水基润滑特性的差异。结果表明:跑合过程中Si3N4球上形成的磨损区域是实现超低摩擦的关键。干摩擦跑合后,在润滑液浓度较大且试验转速较高时,可实现超低摩擦,但浓度较低时无法实现超低摩擦。硼酸跑合后,即使在润滑液浓度较低时也能实现超低摩擦。
【图文】：

示意图,示意图,润滑剂,水分子

图１．１水合分子示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｔｅｄ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒ逡逑的这种极性，使其易于与润滑液中的添加剂分子相互作用，周围，或通过氢键作用与添加剂分子中的氧、氢原子结合形水分子包裹一个润滑剂分子时，就会在润滑剂分子周围形成裹的水合大分子吸附在表面形成水合分子层，，这种水合层相间距很小的滑动表面间能起到一定的润滑作用。在过去的十不少研宄在水基体系中发现了该种润滑方式，称之为水合润与添加剂中的化合物分子、离子等相互作用在摩擦接触区形以边界润滑或者薄膜润滑的方式发挥减摩抗磨作用。当水合作用时，水分子与润滑剂分子的结合使得水分子不易被挤出，水合分子层间会产生一定的排斥力，从而可以承受较大的面。溶液中分子的运动状态是高度动态的，偶极子的方向和

模型图,磷酸,模型,混合溶液

逑０．７ｎｍ逡逑图１．２水合离子润滑模型逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｔｅｄ邋ｉｏｎｓ逡逑李津津等网研究ｐＨ为１．５的磷酸溶液的润滑特性。他们在氮化硅和玻璃之间逡逑获得了邋０．００４的超低摩擦系数，并提出了一种三层结构的磷酸超滑模型：即ｓｔｅｍ逡逑层、具有氢键网络结构的磷酸吸附膜和自由水分子层，如图１．３所示。之后，他们逡逑将润滑剂拓展至酸及多元醇混合溶液［１９，２Ｇ］。在分析了混合溶液的润滑特性后建立了逡逑基于多羟基醇和酸混合溶液的新型液体超滑体系。此外，又将摩擦副由氮化硅和逡逑玻璃换成蓝宝石进行了研究［２１］。结果表明，当负载接触压力为ｌＧＰａ时，磷酸溶逡逑液在蓝宝石间仍然可以实现超滑。逡逑Ｓｉ３Ｎ，逡逑４＊邋４＊．．＋．＋邋＋邋＋邋＋．邋＋邋．－Ｖ＇．＇＋．＋邋＋邋＋邋＋邋＋邋＋邋＋逡逑Ｓ＾Ａ邋ｊ邋｜逡逑Ｈｖｄｒｏｇｅｎ邋ｂｏｎｄｅｄ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑ｏｆ邋Ｄｏｉｙｈｙｄｒｏｘｙ邋ａｌｃａｈｏｌ－ｗａｔｅ．－邋ｆ邋N拓逡逑ｆｃ＞ｅ＞ｅ＞？０？？？？？０？０？０0０邋逦＞．逡逑＋邋＋十＋邋＋邋＋邋＋十邋＋邋十＋邋＋邋＋邋车、＋逦￣Ｔ￣ｉＳ逡逑ｌ，．逦Ｅ逡逑逦＼邋５５逡逑Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ａ、、、＼逡逑／邋Ｖ邋Ｖ邋＇ｒｒ＂、＇逡逑［Ｓｕｒｆａｃｅ邋｜逦｜逦｜逦？逡逑、、、ｏ’Ｉｎｄ’ｉ、。’］、。／逡逑、、、邋ｏ邋ｏ邋ｏ
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH117.22

【参考文献】