自润滑微胶囊的制备及环氧树脂复合材料摩擦性能研究

发布时间：2017-07-01 23:11

  本文关键词：自润滑微胶囊的制备及环氧树脂复合材料摩擦性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：众所周知,机械在运动过程中会产生摩擦磨损,这不仅造成了能源的浪费,而且损耗了机械部件,导致生产效率降低,甚至发生机械事故,润滑是解决摩擦问题的有效途径。将包裹有润滑剂的微胶囊应用于摩擦学领域使材料具备自润滑功能,从而有效降低摩擦带来的损失和危害,该方面的研究具有重大的现实意义和实用价值。本文以聚砜为壁材,润滑油和离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([EMIM]NTf_2)为芯材,采用溶剂挥发法分别制备了两种自润滑微胶囊。通过讨论溶剂的选择、反应温度、分散剂种类及用量、搅拌速度等参数对微胶囊性能的影响,确定了微胶囊的最佳合成工艺条件;采用光学显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪等对微胶囊的粒径、表面形貌、壁厚、化学结构和热稳定性等进行了分析研究。研究结果表明,制备润滑油微胶囊的最佳工艺条件是:选用二氯甲烷作为溶剂、实验温度为30℃、采用质量分数为1%明胶+1%聚乙烯醇的复配分散剂,芯材与壁材投料质量比为1.25:1,此时制备的微胶囊形状规则,芯材含量最高,达到55.26%。微胶囊粒径随搅拌速度的增大而减小,但最大转速不易超过500 r/min;选取搅拌速度为400 r/min时,制得微胶囊的平均粒径为139μm;微胶囊的热稳定温度范围为240-435℃。制备[EMIM]NTf_2微胶囊的最佳工艺条件是:选用二氯甲烷作为溶剂,实验温度为30℃,采用质量分数3%的明胶分散剂,搅拌速度为300 r/min,芯材与壁材投料质量比为1.5:1,此时合成的微胶囊具有球形结构,表面致密,平均粒径为200μm,芯材含量为58.47%;微胶囊的起始分解温度为440℃,具有较高的热稳定性能。同时,本文将所制备的自润滑微胶囊产品添加到环氧树脂中,制得环氧树脂自润滑复合材料,对其摩擦磨损性能进行了研究并讨论了自润滑机理。实验结果表明,当润滑油微胶囊添加量为10%时,环氧树脂复合材料的摩擦系数和磨损率均最小,相较于纯环氧树脂的分别降低了55.4%和95.9%;其自润滑机理为润滑油在摩擦表面之间形成一层油膜,将材料与对偶面分开。当[EMIM]NTf_2微胶囊的添加量为20%时,环氧树脂复合材料的摩擦系数和磨损率均最低,相较于纯环氧树脂的分别降低了64.4%和60.1%;其自润滑机理为[EMIM]NTf_2在对偶面吸附形成边界润滑膜。
【关键词】：自润滑 微胶囊 离子液体 润滑油 摩擦性能
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TH117
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 前言10-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 润滑材料11-16
• 1.1.1 气体润滑剂11
• 1.1.2 液体润滑剂11-14
• 1.1.3 半固体润滑剂14
• 1.1.4 固体润滑剂14-16
• 1.2 微胶囊技术简介16-21
• 1.2.1 微胶囊的概念及技术发展16
• 1.2.2 微胶囊化的作用和意义16-18
• 1.2.3 微胶囊的制备方法18-21
• 1.3 自润滑微胶囊的研究进展21-23
• 1.4 本课题研究意义及内容23-25
• 第二章 实验部分25-34
• 2.1 实验材料及设备25-26
• 2.1.1 实验材料25
• 2.1.2 实验仪器设备25-26
• 2.2 自润滑微胶囊的合成26-29
• 2.2.1 微胶囊壁材的选择26-27
• 2.2.2 微胶囊芯材的选择27-28
• 2.2.3 微胶囊的合成方法及原理28-29
• 2.2.4 微胶囊的合成过程29
• 2.3 自润滑微胶囊的结构表征及性能表征29-30
• 2.3.1 微胶囊的形貌及壁厚表征29
• 2.3.2 微胶囊的粒径表征29-30
• 2.3.3 微胶囊的产率和芯材含量测定30
• 2.3.4 微胶囊的化学结构分析30
• 2.3.5 微胶囊的热稳定性分析30
• 2.4 自润滑微胶囊的摩擦性能测试30-34
• 2.4.1 环氧树脂复合材料的制备30-31
• 2.4.2 环氧树脂复合材料力学性能测试31-32
• 2.4.3 环氧树脂复合材料摩擦性能测试32-34
• 第三章 自润滑微胶囊的制备及性能研究34-48
• 3.1 润滑油微胶囊的合成工艺研究34-42
• 3.1.1 溶剂的选择34-35
• 3.1.2 反应温度的选择35-36
• 3.1.3 分散剂种类对微胶囊成囊性能的影响36
• 3.1.4 分散剂浓度对微胶囊成囊性能的影响36-37
• 3.1.5 搅拌速度对微胶囊粒径的影响37-38
• 3.1.6 芯材与壁材投料质量比对微胶囊芯材含量的影响38-40
• 3.1.7 微胶囊的表面形貌40-41
• 3.1.8 微胶囊的粒径大小及分布41
• 3.1.9 微胶囊的热稳定性分析41-42
• 3.2 离子液体[EMIM]NTf2微胶囊的合成工艺研究42-46
• 3.2.1 分散剂种类对微胶囊成囊性能的影响42-44
• 3.2.2 芯材与壁材投料质量比对微胶囊芯材含量的影响44
• 3.2.3 微胶囊的化学结构分析44-45
• 3.2.4 微胶囊的热稳定性分析45-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 自润滑微胶囊/环氧树脂复合材料摩擦性能研究48-55
• 4.1 润滑油微胶囊/环氧树脂复合材料摩擦性能研究48-52
• 4.1.1 润滑油微胶囊/环氧树脂复合材料力学性能测试48-50
• 4.1.2 润滑油微胶囊/环氧树脂复合材料摩擦磨损性能测试50-52
• 4.2 [EMIM]NTf2微胶囊/环氧树脂复合材料摩擦性能研究52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 发表文章目录61-63
• 致谢63-64

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