羟基硅酸镁纳米材料的水热合成及其摩擦学性能研究
发布时间：2021-10-09 20:50
抗磨添加剂是润滑油添加剂中最重要的添加剂之一,如何使之达到最大程度地减小摩擦和磨损是摩擦学领域的主要研究内容之一。同时,为了改善传统抗磨添加剂由于含有硫酸盐灰分、磷、硫等物质所造成的环境污染问题,开发一种新型绿色抗磨添加剂来代替和部分代替传统抗磨添加剂,已成为目前亟需解决的问题之一。轻基硅酸镁（magnesium silicate hydroxide,MSH）作为天然蛇纹石矿物质的主要成分,具有由Si-O四面体和Mg-O/OH八面体构成的独特层状结构,作为润滑油抗磨添加剂,其可在摩擦剪切力、瞬间高压和高温条件下发生分解,释放不饱和Si-O-Si、O-Si-O、OH-Mg-OH（O）、OH-和O-H-O等基团,从而与摩擦基体表面发生物理和/或化学反应生成摩擦膜,减小摩擦和磨损。然而,目前MSH通常通过机械球磨蛇纹石矿物质来获得,这不可避免地带来以下几个问题:一是天然蛇纹石矿物质含有Al2O3、FeO、GaO和MnO等杂质,导致研究人员无法制备得到纯净的MSH;二是天然矿物质具有地域差异性,通过蛇纹石获得的MSH性能根据所处地域的不同而不同;最后,矿物质经过机械球磨通常只可达到微米级别大小...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图I-I主要润滑油添加剂的发展年表，卯.1Fig.I-IChronologyofdevelopmentofmainclas
在相对低负荷条件下，球形或类球形纳米颗粒在摩擦剪切过程中进入微接触区，同??时保持其自身形状和刚度，将滑动摩擦转变为滑动与滚动混合摩擦，从而减小摩擦??磨损（图ｌ－３ａ）?２）摩擦膜的形成，摩擦闪温、高压、高剪切力条件下，纳米??材料添加剂与润滑油及摩擦表面发生激烈化学反应或摩擦烧结，从而在基体表面??生成抗磨膜。此现象已有大量研宄报道，例如Ｖｅｒｍａ等人［１５１］将纳米Ｍ〇Ｓ２加入基??础油，从而在基体表面得到了含有Ｍｏ、Ｓ和Ｐ元素的摩擦保护膜。摩擦膜的形成??不仅为相互剪切表面提供了保护，同时也防止了摩擦带来的裂纹扩展（图ｌ－３ｂ）；??３）自修复效应，即纳米材料沉积在基体粗糙度凹槽内或对已经产生的磨损进行补??偿，从而减小磨损。图ｌ－３ｃ展示了纳米颗粒填充摩擦表面磨痕和凹槽的能力［１５２］。??４）抛光效应，也成平滑效应，被认为是在纳米材料的辅助作用下降低基体粗糙度。??如图ｌ－３ｄ所示，在摩擦过程中，纳米材料可有效填充粗糙峰间隙，充当固体润滑??剂的存储区。这个填满粗糙凹槽的过程被称为抛光或平滑过程。需要注意的是，在??某些情况下，纳米材料作为润滑油添加剂可同时起到以上四种作用，如图ｌ－３ｅ所??示間。??３、？?？？?？?Ｗ？?ｖ．、，？?？】?ｂ?Ｃｒａｎｋ?ｉｎｉｌｉａｌｉｏｎ?Ｃｒａｎｋ?ｐｒｏｐａｇａｌｉｏｎ?Ｍｉｃｒｏｐｕ?ｆｕｎｎａｔｉｏｎ??
的探宄，对于极压抗磨添加剂的作用边界润滑工况有一定的限制性［１（）９，１９｜，１９２］。因此??在今后的摩擦学领域中，开发新的、无创伤性的、更直观的以及更真实有效的研究??手段也是科研人员亟需解决的问题之一。??１．３羟基硅酸盐作为润滑油添加剂的研究现状??羟基硅酸盐晶体种类繁多，它们是构成地壳的主要矿物，也是水泥、陶瓷、玻??璃、耐火材料等硅酸盐工业的主要原料。在硅酸盐晶体中，除了?Ｓｉ和０之外，组??成中的各种阳离子多达５０多种，主要为Ａｌ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ等。尽管硅酸??盐晶体结构复杂，其具有以下五个共同的特点：硅酸盐的基本结构单元是［Ｓｉ０４］四??面体，硅原子位于氧原子四面体的间隙，Ｓｉ－０键中离子键和共价键各占一半？，四??面体的顶点０２＿最多只能由两个［Ｓｉ０４］四面体所共用；两个相邻的［Ｓｉ０４］四面体之间??只能以共顶点方式相连；Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键角约１４５°；?［Ｓｉ〇４］四面体中的Ｓｉ４＋可被Ａｌ３＋置换??形成硅铝骨干，同时骨干外的金属离子容易被其他金属离子置换。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[2]新型碳纳米添加剂的摩擦学性能研究进展[J]. 谢凤,李磊,葛世荣. 润滑油. 2013(03)
[3]蛇纹石内氧化效应对铁基金属磨损表面自修复层生成的作用[J]. 金元生. 中国表面工程. 2010(01)
[4]润滑油极压抗磨添加剂的应用及发展预测[J]. 夏延秋,任霞. 沈阳工业大学学报. 2006(03)
[5]极压抗磨添加剂的最新研究与应用[J]. 潘元青,李久盛,梅建国. 汽车工艺与材料. 2005(10)
[6]天然蛇纹石活性机理初探[J]. 李学军,王丽娟,鲁安怀,王长秋. 岩石矿物学杂志. 2003(04)
[7]润滑剂极压抗磨添加剂的发展概况[J]. 孙霞,郑发正,李新年,刘广龙. 石油商技. 2003(05)
[8]防锈润滑添加剂硼酸酯及其水解安定性的研究[J]. 罗永秀,李少正,汤卫真. 润滑与密封. 1996(01)
本文编号：3426988
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图I-I主要润滑油添加剂的发展年表，卯.1Fig.I-IChronologyofdevelopmentofmainclas
在相对低负荷条件下，球形或类球形纳米颗粒在摩擦剪切过程中进入微接触区，同??时保持其自身形状和刚度，将滑动摩擦转变为滑动与滚动混合摩擦，从而减小摩擦??磨损（图ｌ－３ａ）?２）摩擦膜的形成，摩擦闪温、高压、高剪切力条件下，纳米??材料添加剂与润滑油及摩擦表面发生激烈化学反应或摩擦烧结，从而在基体表面??生成抗磨膜。此现象已有大量研宄报道，例如Ｖｅｒｍａ等人［１５１］将纳米Ｍ〇Ｓ２加入基??础油，从而在基体表面得到了含有Ｍｏ、Ｓ和Ｐ元素的摩擦保护膜。摩擦膜的形成??不仅为相互剪切表面提供了保护，同时也防止了摩擦带来的裂纹扩展（图ｌ－３ｂ）；??３）自修复效应，即纳米材料沉积在基体粗糙度凹槽内或对已经产生的磨损进行补??偿，从而减小磨损。图ｌ－３ｃ展示了纳米颗粒填充摩擦表面磨痕和凹槽的能力［１５２］。??４）抛光效应，也成平滑效应，被认为是在纳米材料的辅助作用下降低基体粗糙度。??如图ｌ－３ｄ所示，在摩擦过程中，纳米材料可有效填充粗糙峰间隙，充当固体润滑??剂的存储区。这个填满粗糙凹槽的过程被称为抛光或平滑过程。需要注意的是，在??某些情况下，纳米材料作为润滑油添加剂可同时起到以上四种作用，如图ｌ－３ｅ所??示間。??３、？?？？?？?Ｗ？?ｖ．、，？?？】?ｂ?Ｃｒａｎｋ?ｉｎｉｌｉａｌｉｏｎ?Ｃｒａｎｋ?ｐｒｏｐａｇａｌｉｏｎ?Ｍｉｃｒｏｐｕ?ｆｕｎｎａｔｉｏｎ??
的探宄，对于极压抗磨添加剂的作用边界润滑工况有一定的限制性［１（）９，１９｜，１９２］。因此??在今后的摩擦学领域中，开发新的、无创伤性的、更直观的以及更真实有效的研究??手段也是科研人员亟需解决的问题之一。??１．３羟基硅酸盐作为润滑油添加剂的研究现状??羟基硅酸盐晶体种类繁多，它们是构成地壳的主要矿物，也是水泥、陶瓷、玻??璃、耐火材料等硅酸盐工业的主要原料。在硅酸盐晶体中，除了?Ｓｉ和０之外，组??成中的各种阳离子多达５０多种，主要为Ａｌ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ等。尽管硅酸??盐晶体结构复杂，其具有以下五个共同的特点：硅酸盐的基本结构单元是［Ｓｉ０４］四??面体，硅原子位于氧原子四面体的间隙，Ｓｉ－０键中离子键和共价键各占一半？，四??面体的顶点０２＿最多只能由两个［Ｓｉ０４］四面体所共用；两个相邻的［Ｓｉ０４］四面体之间??只能以共顶点方式相连；Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键角约１４５°；?［Ｓｉ〇４］四面体中的Ｓｉ４＋可被Ａｌ３＋置换??形成硅铝骨干，同时骨干外的金属离子容易被其他金属离子置换。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[2]新型碳纳米添加剂的摩擦学性能研究进展[J]. 谢凤,李磊,葛世荣. 润滑油. 2013(03)
[3]蛇纹石内氧化效应对铁基金属磨损表面自修复层生成的作用[J]. 金元生. 中国表面工程. 2010(01)
[4]润滑油极压抗磨添加剂的应用及发展预测[J]. 夏延秋,任霞. 沈阳工业大学学报. 2006(03)
[5]极压抗磨添加剂的最新研究与应用[J]. 潘元青,李久盛,梅建国. 汽车工艺与材料. 2005(10)
[6]天然蛇纹石活性机理初探[J]. 李学军,王丽娟,鲁安怀,王长秋. 岩石矿物学杂志. 2003(04)
[7]润滑剂极压抗磨添加剂的发展概况[J]. 孙霞,郑发正,李新年,刘广龙. 石油商技. 2003(05)
[8]防锈润滑添加剂硼酸酯及其水解安定性的研究[J]. 罗永秀,李少正,汤卫真. 润滑与密封. 1996(01)
本文编号：3426988
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