叶片蜡质作为绿色环保润滑油添加剂摩擦学性能研究

发布时间：2020-10-01 15:12

　　随着人们对环境问题的日益重视,发展对环境无害可生物降解的润滑油引起了国内外学者的重视。目前公认的润滑剂的生物降解过程有三种,分别是酯的水解、长碳链氢化合物的-氧化和芳烃氧化开环。本文选择公认的降解性能最好的合成酯作为基础油,松树科和农作物两类植物中植物叶片表面蜡质层的提取物作为添加剂,通过气质联用仪(GC-MS)对提取的添加剂进行成分分析,选用高速往复摩擦磨损试验机考察添加剂对钢-铝、钢-钢和钢-铜摩擦副下的摩擦磨损性能,用尼康光学显微镜(Nikon-LV150N)观察磨痕表面形貌,为了更好的得出摩擦表面的润滑机理,利用飞行质谱(SIMS)对磨痕表面进行离子成分分析,得出结论如下:1)提取了小麦、玉米和高粱三种农作物植物和红松、落叶松、樟子松、云杉松科叶表蜡质,几种植物叶表蜡质作为润滑油添加剂均起到了一定的减摩抗磨作用。在钢-铝摩擦副下,几种植物叶表蜡质起到的润滑性能最优,减摩性能提高50%左右;两种云杉和小麦叶表蜡质抗磨性最优;在钢-钢摩擦副下,各种植物表现出的摩擦学性能有一定的差别,其中松树科的减摩抗磨性优异;在钢-铜摩擦副下,几种植物叶表蜡质起到了一定的减摩性,但起到的抗磨性较差。2)通过气质联用(GC-MS)对松树科植物表面蜡质成分的分析得出,夏季采集的实验样本樟子松叶表蜡质成分较为复杂,主要含量为酯类(47%)和醇类(17%),其它种类松树样本均为秋季采集,叶表蜡质成分较为单一,主要成分含量为醇类(50%左右)和烷类(15%左右)。通过飞行质谱分析(SIMS)可以观察到磨痕表面阴阳离子浓度的变化,发现表面的自由离子(Al+;Fe+)的数量减少了三倍,长链烃类物质减少,短链烃类物质浓度增加。结合气质联用(GC-MS)对蜡质成分的分析和飞行质谱(SIMS)对磨痕表面的成分分析,可以得出植物叶表蜡质作为添加剂时起到减摩抗磨的润滑机理是蜡质成分中的极性物质与金属表面分子形成吸附膜或反应膜,从而起到了减摩抗磨的作用,但由于不同植物叶表蜡质所含成分浓度有很多大的区别,因此起到的效果也有一定的差别。3)通过ANSYS分析软件对摩擦磨损过程进行仿真,仿真过程包括随时间变化产生的磨损量,并仿真分析了磨损表面的应力及应变,通过公式建立了磨损体积的分析模型,结合有限元的分析结果可以使我们更好的了解磨损机理。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TE624.82
【部分图文】：

润滑油,干摩擦,润滑剂

的作用加工中都存在着摩擦，人们通过润滑的方式降低机械运动中产生的提高机械的使用寿命。一般的润滑是在摩擦副之间加入润滑剂，生干摩擦转换成润滑剂分子内的摩擦，从而达到减少摩擦，延长机的目的[1-2]。用于减少运动部件表面的摩擦（其作用基本原理如图 1-1 所示），还具有密封、冷却、清洗杂质、防腐、防锈、功率传送等作用。发中，一些摩擦部位因得不到适当的润滑，会产生干摩擦。实践证明量的热量，只要很短的时间就可以使金属熔化，导致机件损坏甚至机运转过程中的摩擦部位给予良好的润滑是发动机正常工作的必摩擦部位周围，会在摩擦表面形成一层油膜，起到减少摩擦机件，因此在机械行业甚至其它很多存在摩擦的领域中都对润滑油有着

润滑剂,水域环境,环境,污染问题

华北电力大学硕士学位论文朝着缩小体积、增大功率、提高效率、减轻重量求工业润滑油也应具有更高的品质。在新的研究品的性能，满足机械装备的性能要求，降低产品使用的润滑剂多为矿物润滑剂和含活性元素的添性和生物降解性不能够满足环保要求,对生态环]。例如 2009 年马达加斯加海域货轮沉没导致的润亡，海岸边到处可见鱼的尸体。为此环境专家担污染问题可能会危及水藻的生存。如图 1-2 所示可见的水域环境污染问题。目前，国外很多国家境友好润滑油给予了高度重视，同时制定了对应用[7]。因此无毒、可生物降解的绿色润滑剂成为 2

现代机械,润滑油,示例

c)金属加工用油 d)齿轮用油图 1-3 现代机械加工使用润滑油示例植物油是使用最早的“绿色”润滑油，约公元前 1650 年就已经开始使用，较好的润滑性能，且具有粘度指数高，无毒无害和可生物降解性，而且可但是植物油稳定性较差，因其生物降解性能和易氧化性能，会发生贮存过败现象，形成的酸性物质使金属表面腐蚀(图 1-4)。因此很多研究学者分别改性和寻找一种适合于植物油的环境友好型添加剂两方面进行研究[11-14]。油是通过有机酸与醇在催化剂的作用下通过酯化发生脱水反应而获得的官能团组成的一种有机化合物。酯类合成油的这种特殊分子结构特点使其的高低温性能、热氧化安定性、粘温性能、低挥发性、润滑性等优点，在中有着广泛的应用；除此之外，酯类油还具有较好的生物降解性能、原材等优势[15]。

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