绿色水溶性添加剂的摩擦学性能研究

发布时间：2017-06-19 03:10

  本文关键词：绿色水溶性添加剂的摩擦学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前，油基润滑已广泛使用于现代润滑领域中。但随着人们环境保护意识的不断提高，加上石油资源的日益枯竭，以水代替油实现对机器的有效润滑已经成为摩擦学研究中一个重要的研究方向。水基润滑液具有价格低廉、储运方便、不燃烧等优点，从上世纪九十年代开始，已广泛地应用在金属加工以及液压传动领域中。但由于水的黏度很低，导致水基润滑剂在接触区很难形成完整的润滑薄膜，因此一般认为水的润滑性能不如油好。通过在水中加入各种水溶性润滑添加剂，来改善水的摩擦学特性。然而，值得指出的是，目前报道的水溶性润滑添加剂大多是以常用的油基减摩、抗磨添加剂为基础，通过在分子结构中添加水溶性基团以提高其在水中的溶解度而获得的，因此，这类添加剂的使用可能会对环境造成一定的污染。因此，，近年来关于新型水溶性润滑添加剂的研究越来越多。本论文的工作主要涉及这一领域。 我们尝试使用无毒、具有生物相容性和水溶性的聚乙烯吡咯烷酮、吐温-80和丙三醇等三类化合物作为水基润滑剂添加剂，在多种润滑工况下，对水基润滑剂的耐磨抗磨特性进行系统的研究和分析，以期获得具有优异的润滑性能。水基润滑剂实验取得了一定进展，研究发现： （1）在摩擦磨损试验机上研究聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水溶液的摩擦学特性。实验发现其在低速低载荷条件下，拥有优异的润滑性能，它的添加大大地改善了水的润滑性能，是有效的水基添加剂。实验还发现，在PVP水基润滑液中添加了盐离子后，PVP溶液的润滑性能可进一步提高，并在一定浓度内随盐浓度的增加，润滑性能增强。 （2）在摩擦磨损试验机上研究了吐温-80（Tween-80）水溶液的摩擦学特性。实验发现，吐温-80水溶液在5%浓度时润滑性能最佳，在载荷为4N时，钢-钢摩擦副的摩擦系数可以达到0.1以下。通过微机控制电液伺服四球摩擦试验机测试了吐温-80水溶液的极压性能，发现其在高载荷下仍然能进行有效的润滑。 （3）在摩擦磨损试验机上研究了甘油（丙三醇）水溶液的摩擦学特性。实验发现，甘油水溶液在玻璃基底上有优异的润滑性能，其摩擦系数最低可达到超滑状态0.005。本文选用了玻璃和钢两种基底进行TiO2镀膜，并用甘油润滑，实验发现TiO2薄膜具有一定的减摩耐磨特性，在经紫外光照射后，能更紧密的结合在钢的表面，从而起到减摩耐磨的作用。 本文研究了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、吐温-80（Tween-80）、甘油（丙三醇）三种水基润滑剂，并利用摩擦磨损试验机、扫描电镜、接触角测量仪等实验手段探索了水溶液的润滑机理，对以后水基润滑剂的进一步探索提供了实验支持。
【关键词】：水基润滑 表面活性剂 减摩耐磨 摩擦学性能
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 水基润滑13-15
• 1.2.1 水基润滑概述13-14
• 1.2.2 水基润滑的润滑机理14
• 1.2.3 测试手段及研究方法14
• 1.2.4 研究现状14-15
• 1.3 添加剂15-18
• 1.3.1 水基润滑添加剂的性能15-16
• 1.3.2 水基润滑添加剂应有的分子结构16-17
• 1.3.3 主要的水基润滑添加剂17-18
• 1.4 表面活性剂作为添加剂修饰水的润滑性能18
• 1.5 本文的研究内容及意义18-20
• 第2章 实验原理、方法及实验设备20-29
• 2.1 水基润滑剂的制备20-21
• 2.1.1 试剂的选择20-21
• 2.1.2 溶液的配置21
• 2.2 基底的处理21-23
• 2.2.1 钢块基底的预处理22
• 2.2.2 玻璃基底的预处理22-23
• 2.3 实验仪器与设备23-29
• 2.3.1 水基润滑液的制备设备23-24
• 2.3.2 水基润滑液摩擦学性能的表征设备24-29
• 第3章 PVP作为水基润滑液的摩擦学特性研究29-45
• 3.1 引言29-30
• 3.2 研究方法与材料30-31
• 3.2.1 样品制备30
• 3.2.2 性能表征30-31
• 3.3 结果与讨论31-43
• 3.3.1 黏度特性31-32
• 3.3.2 PVP 溶液的润滑性能32-35
• 3.3.3 润滑机制研究35-38
• 3.3.4 盐离子对 PVP 溶液润滑性能的影响38-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 Tween80作为水基润滑液的摩擦学特性研究45-60
• 4.1 引言45-46
• 4.2 研究方法与材料46-47
• 4.2.1 样品制备46
• 4.2.2 性能表征46-47
• 4.3 结果与讨论47-58
• 4.3.1 黏度特性47-48
• 4.3.2 Tween-80 溶液的润滑性能48-51
• 4.3.3 润滑机制研究51-54
• 4.3.4 盐离子对 Tween-80 溶液润滑性能的影响54-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 甘油润滑60-72
• 5.1 引言60-61
• 5.2 研究方法与材料61-62
• 5.2.1 样品准备61-62
• 5.2.2 摩擦学性能表征62
• 5.3 结果与讨论62-70
• 5.3.1 甘油在钢-玻璃摩擦副中的减摩耐磨作用62-65
• 5.3.2 甘油在钢-钢摩擦副中的摩擦学性能65-67
• 5.3.3 UV 辐照对润滑性能的影响67-70
• 5.4 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作78-80
• 致谢80

【参考文献】

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