质子型离子液体的制备和复合设计及润滑性能研究

发布时间：2017-04-08 07:09

  本文关键词：质子型离子液体的制备和复合设计及润滑性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离子液体作为一类新型绿色介质,近年来在电化学、有机合成与催化、分离提取等领域受到了广泛关注。其不易燃易爆、蒸气压低、挥发性低、呈液态的温区范围宽、较高的热稳定性和极好的抗氧化性等特点与理想润滑剂所期望的性能极为吻合,是一类极具发展前途的新型润滑剂。论文围绕高性能质子型离子液体润滑剂的分子设计与合成问题,开展了不同阴阳离子互配对质子型离子液体润滑性能的影响以及石墨烯与质子型离子液体复合润滑等方面研究。主要研究结果如下:(1)以二乙醇胺、乙醇胺、丁二酸和水杨酸为原料,采用一步酸碱中和反应合成了四种不同阴阳离子互配的质子型离子液体。该制备过程简单,只需简单的机械搅拌直至形成均一的液体即可。与普通离子液体相比,不需烷基化、离子交换、分离、纯化等复杂的合成步骤。(2)考察了质子型离子液体作为润滑剂在不锈钢、铜、铝和钛合金四种金属基底的摩擦学性能,探讨了不同阴阳离子互配对质子型离子液体润滑性能的影响。结果表明二乙醇胺-丁二酸和二乙醇胺-水杨酸离子液体在四种金属基底的润滑性能优于乙醇胺-丁二酸和乙醇胺-水杨酸离子液体,这可能是由于二乙醇胺中的两个羟基容易物理吸附在摩擦副表面,形成有效的边界润滑膜。质子型离子液体润滑条件下,四种金属基底的磨损体积从小到大为:316不锈钢铜钛合金铝。(3)研究了石墨烯与二乙醇胺-丁二酸、二乙醇胺-水杨酸离子液体复合润滑下的摩擦磨损性能。结果表明添加石墨烯对质子型离子液体润滑剂在摩擦系数方面改善不明显,但对其抗磨损性能有明显的提高。复合润滑剂中石墨烯在摩擦界面的自修复性是其具有高抗磨损性能的关键,石墨烯复合质子型离子液体作为极端条件下的润滑材料在航天航空领域显示出巨大的应用前景和价值。
【关键词】：质子型离子液体 石墨烯 润滑剂 抗磨
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O645.1;TH117.22
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 离子液体简介11-12
• 1.1.1 离子液体定义11
• 1.1.2 离子液体作润滑剂的特点11-12
• 1.2 离子液体的合成方法12-13
• 1.2.1 直接合成法12
• 1.2.2 两步合成法12
• 1.2.3 其它合成法12-13
• 1.3 离子液体的应用13-14
• 1.4 离子液体的摩擦学研究现状14-16
• 1.4.1 常见离子液体的摩擦学研究14-15
• 1.4.2 功能化离子液体的摩擦学研究15-16
• 1.4.3 离子液体中纳米微粒的制备及其摩擦学研究16
• 1.5 本文研究思路16-17
• 1.5.1 论文选题依据16-17
• 1.5.2 基本研究思路17
• 1.6 选题意义及研究内容17-19
• 1.6.1 选题意义17
• 1.6.2 研究内容17-19
• 第二章 实验原理、材料及方法19-27
• 2.1 四种质子型离子液体的合成19-22
• 2.1.1 实验原理19
• 2.1.2 实验材料19-20
• 2.1.3 实验方法20-22
• 2.2 石墨烯的制备22
• 2.3 离子液体与石墨烯的分散组装22-23
• 2.4 摩擦磨损实验23-24
• 2.4.1 摩擦磨损实验设备介绍23
• 2.4.2 润滑剂在不同金属基底上的摩擦磨损试验23-24
• 2.5 样品性能测试、结构表征及微观形貌分析24-25
• 2.5.1 磨痕的二维、三维轮廓观测24
• 2.5.2 磨损体积计算24-25
• 2.5.3 主要表征方法25
• 2.6 整体研究方案25-27
• 第三章 质子型离子液体的制备及其润滑性能研究27-45
• 3.1 引言27
• 3.2 四种离子液体制备27-28
• 3.3 离子液体热稳定性分析28-30
• 3.4 离子液体化学结构分析30
• 3.5 离子液体在铜基底上的腐蚀实验30-31
• 3.6 在金属基底上的润滑性能分析31-34
• 3.7 磨痕微观组织分析34-41
• 3.7.1 磨痕截面二维形貌分析34-37
• 3.7.2 磨痕表面三维形貌分析37-39
• 3.7.3 磨痕表面SEM分析39-40
• 3.7.4 磨痕表面XPS分析40-41
• 3.8 磨损体积计算41-43
• 3.9 本章小结43-45
• 第四章 离子液体与石墨烯的组装及其润滑性能研究45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 石墨烯制备及其检测45-47
• 4.2.1 制备石墨烯溶液45-46
• 4.2.2 石墨烯TEM分析46-47
• 4.3 离子液体与石墨烯组装制备47-48
• 4.4 离子液体/石墨烯复合润滑剂热稳定性分析48-49
• 4.5 离子液体/石墨烯复合润滑剂化学结构分析49
• 4.6 离子液体/石墨烯复合润滑剂在铜基底上的腐蚀实验49-50
• 4.7 在金属基底上的润滑性能分析50-53
• 4.8 磨痕微观组织分析53-59
• 4.8.1 磨痕截面二维形貌分析53-56
• 4.8.2 磨痕表面三维形貌分析56-57
• 4.8.3 磨痕表面SEM分析57-58
• 4.8.4 磨痕表面XPS分析58-59
• 4.9 磨损体积计算59-60
• 4.10 本章小结60-61
• 第五章 单一离子液体与复合润滑剂的润滑性能分析61-67
• 5.1 引言61
• 5.2 单一离子液体与组装润滑剂的对比分析61-65
• 5.2.1 摩擦系数对比分析61-62
• 5.2.2 磨痕对比分析62-65
• 5.2.3 磨痕表面XPS对比分析65
• 5.3 本章小结65-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 附录：攻读硕士期间发表的论文和参与的科研项目75

【参考文献】

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本文编号：292329