椰油酰胺聚氧乙烯醚与硼酸酯复配水溶液的摩擦学性能研究

发布时间：2017-04-11 12:01

  本文关键词：椰油酰胺聚氧乙烯醚与硼酸酯复配水溶液的摩擦学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着石油资源的匮乏和人们对环保问题的关注,绿色水基润滑液正受到越来越多的重视。然而水基润滑液由于黏度低、成膜性能差、对金属腐蚀等缺点,需要选取功能良好的水溶性添加剂对其摩擦学性能进行改善。本研究选取椰油酰胺聚氧乙烯醚(cocamide polyoxyethylene, CPOE)和三乙醇胺硼酸酯(triethanolamine borate, BN)作为添加剂,分别对CPOE和CPOE-BN水溶液的摩擦学性能进行试验研究和分析。 首先利用NGY-6型纳米膜厚测量仪,分别从浓度、载荷和线速度三个方面考察了两种溶液的成膜性能。结果表明两种水溶液在1%浓度下均具有良好的成膜能力,形成的润滑膜相对稳定且具备一定的承载能力。膜厚随着载荷的增大逐渐降低,在一定范围内随着线速度的增加则逐渐增加,当线速度达到530mm/s时,膜厚基本在20nm左右,其润滑方式主要为混合润滑。 其次利用旋转流变仪对两种水溶液的流变性能进行了研究,分别考察了流体的牛顿特性和动力黏度。试验结果表明两种水溶液在高温和高浓度下均表现出了非牛顿流体特性。水溶液的浓度越高,黏度越大,BN的加入可以大幅降低CPOE水溶液的黏度,这可以解释BN和CPOE的协同减摩效果。 最后利用MRS-10A四球试验机考察了两种水溶液的摩擦磨损性能,分别从减摩抗磨性能、稳定性能、极压性能几个方面进行了评价,并利用三维形貌仪对磨斑表面进行分析,利用XPS能谱分析仪对磨斑表面的化学成分进行分析。结果表明两种溶液在低浓度下均具有良好且稳定的减摩抗磨性能,BN的加入可以大大提高CPOE水溶液的减摩性能和高载荷下的抗磨性能。此外,BN还能提高水溶液的极压抗磨能力,3%CPOE水溶液的最大无卡咬负荷PB为784N,而3%CPOE-BN水溶液的PB值达到了883N,后者相比前者提高了99N。CPOE-BN水溶液的减摩抗磨机理主要是化学吸附膜和化学反应膜共同作用的结果。 研究表明CPOE和BN具有良好的协同润滑效果,是一种具有良好工业应用前景的绿色水基润滑添加剂。
【关键词】：水基润滑 成膜性能 流变性能 摩擦磨损 椰油酰胺聚氧乙烯醚 三乙醇胺硼酸酯
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117.22
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-13
• 1 绪论13-25
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 水基润滑液的研究现状14-17
• 1.2.1 水基润滑添加剂的研究14-16
• 1.2.2 水基润滑液的润滑机制研究16-17
• 1.2.3 水基润滑液存在的问题及发展趋势17
• 1.3 本研究的理论基础17-22
• 1.3.1 润滑状态的划分17-19
• 1.3.2 边界润滑、薄膜润滑与混合润滑19-22
• 1.3.3 磨损与润滑失效22
• 1.4 本研究的主要内容和意义22-25
• 1.4.1 研究内容23
• 1.4.2 研究意义23-25
• 2 试验添加剂的选择25-35
• 2.1 本章引言25-26
• 2.2 水的性质和摩擦学特性26-29
• 2.2.1 水的物化性质26-27
• 2.2.2 水的摩擦学性能27-29
• 2.3 添加剂的选择与配制29-33
• 2.3.1 表面活性剂化学结构与性质的关系29-30
• 2.3.2 摩擦改进剂的选择30-31
• 2.3.3 极压抗磨剂的选择31-32
• 2.3.4 水基润滑液的配制32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 3 聚醚与硼酸酯复配水溶液的成膜性能研究35-45
• 3.1 本章引言35
• 3.2 试验方案的设计35-37
• 3.2.1 试验仪器及原理35-37
• 3.2.2 试验的准备37
• 3.3 试验结果与分析37-42
• 3.3.1 浓度对两种水溶液膜厚的影响37-39
• 3.3.2 载荷对两种水溶液膜厚的影响39-40
• 3.3.3 线速度对膜厚的影响40-42
• 3.4 讨论42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 4 聚醚和硼酸酯复配水溶液的流变性能研究45-57
• 4.1 本章引言45
• 4.2 试验方案的设计45-47
• 4.2.1 试验设备45-46
• 4.2.2 牛顿特性试验46-47
• 4.2.3 动力黏度的测量47
• 4.3 试验结果及分析47-55
• 4.3.1 剪切力与剪切速率的关系47-49
• 4.3.2 浓度对黏度与剪切速率之间关系的影响49-51
• 4.3.3 温度对黏度与剪切速率之间关系的影响51-54
• 4.3.4 CPOE与CPOE-BN水溶液流变性能的对比54-55
• 4.4 讨论55
• 4.5 本章小结55-57
• 5 聚醚与硼酸酯复配水溶液的摩擦磨损性能研究57-85
• 5.1 本章引言57
• 5.2 试验方案的设计57-60
• 5.2.1 减摩抗磨性能试验57-58
• 5.2.2 极压性能试验58
• 5.2.3 三维表面形貌试验58-59
• 5.2.4 XPS分析试验59-60
• 5.3 减摩抗磨性能分析60-72
• 5.3.1 浓度对减摩抗磨性能的影响60-65
• 5.3.2 载荷对减摩抗磨性能的影响65-68
• 5.3.3 转速对减摩抗磨性能的影响68-72
• 5.4 稳定性能分析72-74
• 5.5 极压性能分析74-75
• 5.6 XPS分析75-81
• 5.7 减摩抗磨机理讨论81-83
• 5.8 本章小结83-85
• 6 结论与展望85-89
• 6.1 结论85-86
• 6.2 主要创新点86
• 6.3 展望86-89
• 参考文献89-93
• 附录A93-95
• 索引95-97
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果97-101
• 学位论文数据集101

【参考文献】

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本文编号：299036