无规共聚醚水基润滑液的摩擦学性能试验研究

发布时间：2019-09-17 01:09

【摘要】：随着世界范围内能源短缺和环保意识的不断增强,水基润滑液作为矿物质油的理想替代资源,在设备润滑和金属加工领域将发挥着越来越重要的作用。本文针对水基润滑液成膜和润滑性能差的缺点,选择丙二醇无规共聚醚(PPE)、丁醇无规共聚醚(BPE)、十二醇无规共聚醚(CPE)和月桂酸无规共聚醚(LPE)配制不同质量浓度的水溶液,对其减摩抗磨性能、流变性能和成膜性能进行了系统的试验研究和理论分析。选择钢/铝和钢/钢两种摩擦副,在MS-T3000摩擦磨损试验仪上对无规共聚醚水溶液进行减摩抗磨性能试验,研究质量浓度、载荷、转速和表面粗糙度对其减摩抗磨性能的影响；用Micro XAM型三维共聚焦表面形貌仪和Scanning Probe Image Processor软件分析了试样磨痕的表面形貌。研究发现,LPE有效地提高了纯水的减摩抗磨性能,减摩性能随着质量浓度和载荷的增加而提高。分析原因是LPE水溶液中的极性基团吸附在金属表面而形成了致密的化学吸附膜或物理吸附膜,从而隔离金属摩擦表面而起到了有效的减摩抗磨效果。在Physica MCR301旋转流变仪上对无规共聚醚水溶液的流变性能进行研究,分析不同质量浓度和温度下无规共聚醚水溶液的动力粘度和剪切率之间的关系。研究发现,室温时无规共聚醚水溶液表现出了牛顿特性,而温度达到浊点后,除PPE变为牛顿特性流体外,其他三种仍保持非牛顿流体特性。无规共聚醚水溶液动力粘度随着温度和质量浓度的升高而提高,改善了水的润滑性能。选择半浸泡和全浸泡两种润滑方式,在NGY-6纳米级润滑膜厚度测量仪上对无规共聚醚水溶液的成膜性能进行研究,分析质量浓度和速度对成膜性能的影响。研究发现无规共聚醚的加入一定程度上提高了水的成膜能力。PPE水溶液具有较好的成膜能力,膜厚随着速度和质量浓度的变大而提高,处于薄膜润滑状态。LPE水溶液的膜厚较薄,成膜稳定,处于边界润滑状态。本文研究为水溶性润滑添加剂的研究提供了新的方向,为水基润滑液的研究提供了试验依据和理论基础,具有良好的工业应用价值。
【图文】：

润滑状态

性能良好的水溶性金属加工液[50一541。近年来，高分子水溶性我国也得到了重视和研究[55]。如李茂生研究了几种水溶性聚性，结果表明PAG的润滑性能好，与脂肪酸皂作用能起到抑泡性和抗硬水性好[56】。刘书海对不同分子重的聚乙二醇(P成膜特性进行了研究，发现聚合物水溶液的的成膜能力受聚合物分子构型和吸附能力的影响，，而且表面活性剂的加入提的成膜特性[57]。刘俊铭对不同质量浓度的聚氧乙烯基醚水溶特性进行了系统的研究，发现蓖麻油聚氧乙烯基醚具有良好境保护和资源日益短缺的今天，各国都加紧了对石油等替代水基润滑液的开发更是得到人们的重视，相信在不久的将来，为工业润滑液中的主流发展趋势。基润滑液的润滑机理研究

模型图,边界润滑,模型

薄膜润滑，边界润滑和干摩擦[60一“’]，润滑状态如图1一1所示。但关于润滑理论的研究一直落后于实践，特别是水基润滑机理的研究进展更是缓慢，尚处于理论探索阶段。水的粘度低，成膜能力较差，国内外早期观点认为水基润滑液很难形成有效的弹流润滑，处于边界润滑状态[62]。边界润滑状态的特征是在相互接触的摩擦表面上形成了一层与润滑介质不同的薄膜，其膜厚一般在 0.1pm，称作吸附膜或边界膜。1992年Hardy首次了提出边界润滑的概念163]，后来经过Bowden模型[64]、Adamson模型[6
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH117.2

【引证文献】