植物叶表蜡质用作绿色润滑添加剂的摩擦学性能和机理研究
发布时间：2020-07-15 09:10
【摘要】：植物角质层是一种混合物,包含常见的普遍存在的单官能团脂肪类化合物和特定种类的双官能团化合物。本文主要对植物表层蜡质进行扩展型应用研究,将其作为新型环保可降解润滑添加剂加入基础油中,研究其摩擦学性能。为了探究植物叶表蜡质作为绿色润滑添加剂的可行性,本文选取四种乔木类植物(国槐、红叶石楠、海桐、冬青)为研究对象,先将四种植物的叶表蜡质萃取出来,采用气质联用分析方法进行成分分析。然后选用合成酯作为基础油,将植物叶表蜡质用作添加剂加入其中配置成所需润滑剂,采用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验,实验选用三种摩擦副:钢-钢、钢-铝、铜-铝摩擦副,在钢-钢摩擦副下,采用商业用润滑添加剂MoDTC作为比对组试验,记录并整理相关摩擦系数和磨痕宽度数据。通过金相显微镜(lv150n)和飞行质谱(TOF-SIMS)对下摩擦副的表面磨损形貌和生成物质进行观察和探测。最后采用数学方法分析得到的数据,结合磨损表面生成物对摩擦机理进行深入分析,得出如下结论:1、国槐、红叶石楠、海桐、冬青四种叶表蜡质中含有大量脂肪族、芳香族以及环烷化合物,多为醇类、烷烃类化合物,其中,红叶石楠所含有的化合物大部分为带杂环的醇类物质,而其余三种植物叶表蜡质构成物质大多数为长链烷烃或长链烷醇。2、植物蜡质在钢-钢摩擦副下的摩擦学性能表现最为突出。在钢-钢摩擦副下,冬青添加剂的减摩效果最好,承载能力最强,抗磨效果并不明显,国槐叶表蜡质减摩抗磨性能的综合表现均很优异;植物添加剂的摩擦学性能优于商业用添加剂MoDTC和基础油合成酯;在钢-铝摩擦副下,冬青添加剂的减摩抗磨性能最好,但并不出色,国槐的承载能力稍强;在铜-铝摩擦副下,海桐添加剂的摩擦学性能最好,红叶石楠的承载能力相对较强。3、二十九烷对摩擦学性能的改善起到很大作用,1,30-三十烷二醇则产生负面影响。磨损表面生成大量铁离子、氧负离子、羟基负离子和非常短的碳链负离子,表明在摩擦过程中形成了物理和化学吸附膜,两者之间协同作用,减少了摩擦和磨损,起到了减摩抗磨的作用。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH117
【图文】：
２．２．１植物叶表蜡质提取逡逑采用的四种植物为常见景观植物，分别为国槐、红叶石楠、海桐、冬青，叶片逡逑外观如图２－１所示。逡逑哪逡逑图２－丨四种植物叶片（ａ）国槐；（ｂ）红叶石楠；（Ｃ）海桐；（ｄ）冬青逡逑国槐为乔木类，树长一般可达２５米；树表皮呈灰褐色，表面具有纵向裂纹。逡逑树枝为绿色，表面光滑无毛。复叶为羽状，长达２５厘米；叶轴最初覆盖有稀疏柔逡逑毛，短时间内脱净；托叶形状变化无常，有时为卵形，有时为线形或者钻状；生有逡逑４－７对小叶，相对而生或接近互生，椭圆状边缘带锯齿，长２．５－６厘米，宽１．５－３厘逡逑米，叶片收敛于尖端，底部宽阔圆润，叶片整体偏斜，背面则为灰白色；具有２枚逡逑小托叶，形状为钻状。在我国，国槐是常栽种于庭院内，枝叶茂盛，绿荫蔽日，适逡逑６逡逑
图１－２四种植物叶表蜡质（ａ）国槐；（ｂ）红叶石楠；（ｃ）海桐；（ｄ）冬青逡逑．２气质联用分析逡逑叶片蜡质分析通过一台美国安捷伦科技公司出品的５８９０Ｎ气相色谱／５９７３质谱仪完成，醋质样本被注入氦气流中，该柱气流被设定为１．２ｍｌ／ｍｉｉｉ的。气化室的起始温度为８０°Ｃ，后一每分钟４°Ｃ升至２９０°Ｃ，并恒温２０分钟用分析采用一台５９３７Ｎ的质量检测器，离子源为ＥＩ源，离子源温度为２３０分辨叶片蜡质的成分。逡逑３润滑剂配置及粘度测定逡逑合成酯是由脂肪酸和脂肪醇反应生成的化合物，在润滑时性能与天然酯相其它物质复合时合成酯的性能不被破坏，所以本论文中的基底油均采用合成酯由长沙众城提供。将叶表蜡质加入合成酯中，用超声波使其均匀分布８逡逑
３．０－红叶，０．５，１．０，１．５，邋２．０，邋２．５，邋３．０－海桐，０．５，１．０，１．５，２．０，邋２．５，３．０－逡逑冬青。这四种蜡质作为添加剂加入基底油所得的溶液具有不同的密度，海桐和冬青逡逑的溶液较厚重，国槐和红叶石楠溶液相对更稀薄，五种溶液如图２－３所示。逡逑．邋｜．逡逑＾逦（ａ）逦（ｂ）逦（ｃ）逦（ｄ）逦（ｅ）逡逑图２－２五种润滑剂（ａ）合成醋；（ｂ）国槐；（ｃ）红叶石楠：（ｄ）海桐：（ｅ）冬青逡逑在钢－钢摩擦副中，添加一组比对组实验：质量百分比为０．５的ＭｏＤＴＣ复配润逡逑滑剂，即邋０．５－ＭｏＤＴＣ。逡逑在液体的流动过程屮，液体的分ｆ与分子之间互相发生摩擦作用，该性质被称逡逑为液体的粘性，粘性的大小用粘度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。本逡逑次试验采用毛细管粘度计，对合成酯、国槐、红叶石楠、海桐、冬青六种浓度的复逡逑配润滑剂均进行粘度测量，每次进样５ｍｌ，每个样品测量三次取平均值，试验温度逡逑为４０°Ｃ，单位为ｍＰａ－ｓ。逡逑２．２．４摩擦磨损实验逡逑为了测试叶表蜡质加入合成酯后所得的复配润滑剂的性能
本文编号：2756292
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH117
【图文】：
２．２．１植物叶表蜡质提取逡逑采用的四种植物为常见景观植物，分别为国槐、红叶石楠、海桐、冬青，叶片逡逑外观如图２－１所示。逡逑哪逡逑图２－丨四种植物叶片（ａ）国槐；（ｂ）红叶石楠；（Ｃ）海桐；（ｄ）冬青逡逑国槐为乔木类，树长一般可达２５米；树表皮呈灰褐色，表面具有纵向裂纹。逡逑树枝为绿色，表面光滑无毛。复叶为羽状，长达２５厘米；叶轴最初覆盖有稀疏柔逡逑毛，短时间内脱净；托叶形状变化无常，有时为卵形，有时为线形或者钻状；生有逡逑４－７对小叶，相对而生或接近互生，椭圆状边缘带锯齿，长２．５－６厘米，宽１．５－３厘逡逑米，叶片收敛于尖端，底部宽阔圆润，叶片整体偏斜，背面则为灰白色；具有２枚逡逑小托叶，形状为钻状。在我国，国槐是常栽种于庭院内，枝叶茂盛，绿荫蔽日，适逡逑６逡逑
图１－２四种植物叶表蜡质（ａ）国槐；（ｂ）红叶石楠；（ｃ）海桐；（ｄ）冬青逡逑．２气质联用分析逡逑叶片蜡质分析通过一台美国安捷伦科技公司出品的５８９０Ｎ气相色谱／５９７３质谱仪完成，醋质样本被注入氦气流中，该柱气流被设定为１．２ｍｌ／ｍｉｉｉ的。气化室的起始温度为８０°Ｃ，后一每分钟４°Ｃ升至２９０°Ｃ，并恒温２０分钟用分析采用一台５９３７Ｎ的质量检测器，离子源为ＥＩ源，离子源温度为２３０分辨叶片蜡质的成分。逡逑３润滑剂配置及粘度测定逡逑合成酯是由脂肪酸和脂肪醇反应生成的化合物，在润滑时性能与天然酯相其它物质复合时合成酯的性能不被破坏，所以本论文中的基底油均采用合成酯由长沙众城提供。将叶表蜡质加入合成酯中，用超声波使其均匀分布８逡逑
３．０－红叶，０．５，１．０，１．５，邋２．０，邋２．５，邋３．０－海桐，０．５，１．０，１．５，２．０，邋２．５，３．０－逡逑冬青。这四种蜡质作为添加剂加入基底油所得的溶液具有不同的密度，海桐和冬青逡逑的溶液较厚重，国槐和红叶石楠溶液相对更稀薄，五种溶液如图２－３所示。逡逑．邋｜．逡逑＾逦（ａ）逦（ｂ）逦（ｃ）逦（ｄ）逦（ｅ）逡逑图２－２五种润滑剂（ａ）合成醋；（ｂ）国槐；（ｃ）红叶石楠：（ｄ）海桐：（ｅ）冬青逡逑在钢－钢摩擦副中，添加一组比对组实验：质量百分比为０．５的ＭｏＤＴＣ复配润逡逑滑剂，即邋０．５－ＭｏＤＴＣ。逡逑在液体的流动过程屮，液体的分ｆ与分子之间互相发生摩擦作用，该性质被称逡逑为液体的粘性，粘性的大小用粘度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。本逡逑次试验采用毛细管粘度计，对合成酯、国槐、红叶石楠、海桐、冬青六种浓度的复逡逑配润滑剂均进行粘度测量，每次进样５ｍｌ，每个样品测量三次取平均值，试验温度逡逑为４０°Ｃ，单位为ｍＰａ－ｓ。逡逑２．２．４摩擦磨损实验逡逑为了测试叶表蜡质加入合成酯后所得的复配润滑剂的性能
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 董凌,方建华,陈国需,陈波水;“绿色” 润滑剂的发展[J];合成润滑材料;2003年03期
2 扈艳红,刘维民;脂肪醇对铝-钢摩擦副的润滑作用研究[J];摩擦学学报;2000年01期
3 王国金,李梅,叶元凯;摩擦副表面边界润滑膜形成能力的研究[J];石油商技;1999年03期
本文编号：2756292
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