质子型季铵盐类离子水基润滑添加剂摩擦学性能研究

发布时间：2020-06-11 04:20

【摘要】：在资源短缺和环境污染日益严重的今天,水基润滑液凭借绿色无污染等优点,得到了越来越多的关注。然而,由于纯水的黏度低,成膜能力差,不能满足实际工况下对润滑剂的要求,因此需要加入合适的添加剂改善水基润滑液的性能。离子液体作为一个新兴的领域,近年来受到了人们的广泛关注,且试验证明其作为润滑剂和润滑剂的添加剂性能良好,因此本文选择两种新型离子液体:二羟乙基胺正辛酸(Bis[(2-hydroxyethyl)ammonium]caprylate,BAA)和二羟乙基胺豆蔻酸(Bis[(2-hydroxyethyl)ammonium]myristate,BAM)作为水基润滑液添加剂,配置不同浓度的水溶液,进行了一系列的摩擦学试验研究。(1)利用四球试验机对两种离子液体水溶液的摩擦磨损性能进行了系统的分析和研究,考察了离子液体浓度、转速和载荷对减摩抗磨性能的影响,并对两溶液的稳定性能和极压性能进行了试验研究。结果表明,BAM水溶液具有更好的减摩性能和润滑稳定性,且在高速重载时性能稳定;BAA水溶液在中低载荷下抗磨性能较好,但由于黏度较低、润滑膜较薄,在较高载荷下润滑膜易失效。(2)利于旋转流变仪对两溶液的流变性能进行了分析,证明离子液体水溶液具有良好的牛顿流体特性。(3)利用接触角测量仪对两溶液的润湿性能进行了研究,发现BAM水溶液的黏度较高,润湿性却较好,说明黏度和润湿性之间无直接联系。(4)利用纳米级膜厚测量仪研究了两溶液的成膜性能,试验发现两溶液均具有较好的成膜能力,其中BAM水溶液的成膜性能更为优异,5%BAM水溶液的膜厚稳定在28nm左右,高于同黏度的非离子液体润滑剂。本文对离子液体的研究,为探究新型水基润滑添加剂提供了新的方向,为今后离子液体水基润滑液理论与实践的研究打下了良好的基础,试验结果表明离子液体水溶液摩擦学性能良好,具有较好的工业应用价值。图51幅,表11个,参考文献82篇。
【图文】：

模型图,边界润滑,模型

１９２２年首次提出了边界润滑理论［８］：链状分子吸附于固体表面并在范德华（Ｖａｎ－ｄｅｒ逡逑Ｗａｄｓ）力作用下形成有序排列的单分子层而使摩擦副表面分隔开，从而起到润滑逡逑效果，其润滑模型如图１－２所示。逡逑ｉｍｍｍｗｊｍｉｍｊ）逡逑图１－２邋Ｈａｒｄｙ边界润滑模型［８］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋Ｈａｒｄｙ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ逡逑边界润滑中润滑剂分子能够极性吸附于固体表面形成润滑膜，这种润滑膜的逡逑摩擦学特性与润滑剂分子和边界层本身特性无关，而取决于润滑剂分子与摩擦副逡逑表面的连接强度，外界环境温度、压力和化学成分等的变化也会对边界润滑膜的逡逑强度造成较大影响。逡逑边界润滑中滑移表面间的摩擦力Ｆ可以表示为：逡逑Ｆ邋＝邋Ａ［ａｗｒｓ邋＋邋（１邋－邋0ｒｗ邋）ｒＬ邋］邋＋邋Ｆｐ逦（１－１）逡逑Ａ邋真实接触面积；逡逑ａｗ逦固体接触面积占真实接触面积的比值；逡逑ｒｓ逦固体表面剪切应力；逡逑ｒＬ——液体表面剪切应力；逡逑Ｆ？一一犁沟效应产生的阻力。逡逑此时摩擦副间的摩擦系数为：逡逑／ｂｌ邋＝＾（￣）邋＋邋（１－＾）￣邋＋邋—７逦（１－２）逡逑Ｐ逦Ｐ邋ＰＡ逡逑式中：Ｐ——平均压力。逡逑边界润滑膜主要包括物理吸附膜、化学吸附膜和化学反应膜。逡逑１）

离子液体,盐类,合成路线,质子

离子液体添加剂的选择与配置逦逡逑．３离子液体添加剂的选择逡逑本文选用质子型季铵盐类离子液体作为水基润滑液添加剂，前期研宄表明质逡逑型季铵盐类离子液体可生物降解甚至具有生物相容性［４６４８］，这些特性引发了人逡逑对质子型季铵盐类离子液体在摩擦学方面的研究。该类离子液体主要是通过脂逡逑酸和（单或双）二羟乙基胺经一步布朗斯特酸碱中和反应生成［４９］，，其反应的本逡逑是阴阳离子间质子的快速转移，从而在离子液体中形成作为质子供体的脂肪酸逡逑阴离子和作为质子受体的铵根阳离子，供体和受体之间通过氢键网络连接，整逡逑反应过程简单且无附加产物生成。逡逑近年来研究人员对质子型季铵盐类离子液体的合成方法和物理化学特性进行逡逑系统的研究［５（）＇５４］，其主要合成路线如图２－１所示，其中Ｒ为脂肪酸碳链。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O313.5;TH117.2

【参考文献】