论文题目: 新型油溶性有机金属盐化合物与纳米金属粒子的制备及其摩擦学特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计与理论
作者: 刘仁德
导师: 陶德华,赵源
关键词: 润滑添加剂,摩擦学特性,机理,稀土,有机锡,纳米材料
文献来源: 上海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 鉴于不含硫、磷元素的有机金属盐抗磨剂具有独特的摩擦学性能,开发高效的、环境友好的、油溶性有机金属盐类润滑添加剂越来越引起人们的重视。本论文对一系列油溶性有机羧酸金属盐（如环烷酸的稀土、锡、锌、镍、锰、钴、铅和铜盐及油酸亚锡、烷基水杨酸稀土等）的摩擦学特性进行了考察。研究表明它们大多具有良好的摩擦学性能,且稀土和锡盐之间具有摩擦学协同效应。通过能谱分析探讨了摩擦表面上的金属氧化物和还原金属对摩擦化学的作用机理。分析结果表明这些盐类在摩擦过程中的分解产物绝大部分为金属氧化物,而单质金属很难发现。为了进一步提高添加剂性能,并考察单质金属在摩擦过程中的真实贡献,文章以微乳化化学还原法成功地制备出表面修饰纳米金属粒子（包括纳米稀土、纳米铜和纳米铅）,并考察了它们的摩擦学性能与作用机理。此外,还对纳米稀土作为新型环保发动机油添加剂的应用前景进行了初步探讨。 所制备的表面修饰纳米金属粒子的团粒径均在40nm以下,其中金属核的粒径在10nm以下,它们在基础油中呈透明状液体,有极好的油溶性,在苯、甲苯等有机溶剂中有良好的分散性和分散稳定性。 纳米稀土添加剂具有优异的摩擦学性能。其最佳添加量为3.0%,此时最大无卡咬负荷（pB=647N）是基础油的3.30倍,磨斑直径(D30min294N=0.29mm)为基础油的45.3%,摩擦系数是基础油的87.5%。且它具有比二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）和环烷酸稀土（REN）更加优良的抗磨能力。在196、294、392和490N载荷条件下,纳米稀土的抗磨性能分别为ZDDP的1.24、1.52、1.37和1.15倍。能谱分析显示纳米稀土在边界润滑条件下促进了摩擦表面的氧化反应,其润滑保护膜中除了纳米单质稀土沉积膜外,还存在有因摩擦化学反应而生成的高价态铁的氧化物（主要为Fe3O4和Fe2O3）和稀土氧化物所组成的化学反应膜,这种厚度甚至超过24nm的复杂保护膜的出现是其具有优良摩擦学性能的主要原因。 采用纳米稀土添加剂试制出一种新型的不含硫、磷元素的环保发动机油,对其摩擦学性能和高温氧化安定性进行了初步的实验室考察,结果表明其抗磨和减摩性能明显优于市售成品油,其高温氧化安定性也达到了SF级发动机油的要求。 表面修饰纳米铜和纳米铅添加剂也具有一定的抗摩和极压性能。它们抗磨能力与相应有机羧酸金属盐的基本相当,但承载能力更高。能谱分析显示,纳米铜
论文目录:
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 极压抗磨添加剂
1.2.1 概况
1.2.2 极压抗磨剂的发展趋势
1.3 有机金属盐的研究进展
1.3.1 有机稀土化合物
1.3.2 有机锡化合物
1.4 纳米金属粒子作为润滑添加剂的研究进展
1.5 本论文的选题依据、研究思想和技术路线
1.5.1 选题依据
1.5.2 研究思想和技术路线
参考文献
第二章 油溶性环烷酸金属盐的摩擦学性能
2.1 环烷酸的性质
2.2 环烷酸盐的摩擦学特性
2.2.1 引言
2.2.2 试验部分
2.2.3 油溶性环烷酸盐的摩擦学特性
2.3 小结
参考文献
第三章 有机锡化合物的合成及摩擦学性能
3.1 引言
3.2 有机羧酸亚锡的分子设计与合成方法
3.2.1 添加剂油溶性的解决方案
3.2.2 有机羧酸亚锡合成方法
3.3 油酸亚锡的摩擦学性能
3.3.1 引言
3.3.2 油酸亚锡的合成
3.3.3 油酸亚锡的摩擦学性能
3.4 环烷酸亚锡的摩擦学性能
3.4.1 环烷酸亚锡的合成
3.4.2 环烷酸亚锡的摩擦学性能
3.5 表面分析和摩擦化学反应机理研究
3.5.1 试验部分
3.5.2 磨斑的形貌分析
3.5.3 磨斑的能谱分析和摩擦化学反应机理
3.6 小结
参考文献
第四章 有机稀土化合物的摩擦学性能研究
4.1 引言
4.2 稀土及其化合物的性能
4.3 有机稀土化合物的分子设计与合成方法
4.3.1 添加剂油溶性的解决方案
4.3.2 油溶性测试方法
4.3.3 有机羧酸稀土的合成
4.4 环烷酸稀土化合物的摩擦学性能
4.4.1 环烷酸稀土的合成
4.4.2 环烷酸稀土的摩擦学性能
4.5 烷基水杨酸稀土化合物的摩擦学性能
4.5.1 引言
4.5.2 烷基水杨酸稀土的合成
4.5.3 烷基水杨酸稀土的摩擦学性能
4.6 表面分析和摩擦化学反应机理
4.6.1 引言
4.6.2 钢球的表面分析
4.6.3 混合稀土氧化物的摩擦学特性
4.6.4 有机稀土化合物在摩擦磨损过程中的作用机理
4.7 小结
参考文献
第五章 有机稀土与有机锡化合物的协同效应
5.1 引言
5.2 有机稀土与有机锡化合物的协同效应
5.2.1 环烷酸稀土与环烷酸亚锡复配前后的摩擦学特性
5.2.2 载荷对复配物抗磨性能的影响
5.2.3 载荷对复配物减摩性能的影响
5.2.4 钢球的表面分析
5.3 含稀土和锡的复合添加剂RES_2的合成及其摩擦学特性
5.3.1 试验原料和添加剂的合成
5.3.2 添加剂含量对摩擦学性能的影响
5.3.3 载荷对抗磨性能的影响
5.3.4 载荷对减摩性能的影响
5.4 小结
参考文献
第六章 纳米金属粒子的制备方法和摩擦学特性
6.1 引言
6.2 纳米粒子种类和制备方法
6.3 纳米粒子的表面修饰
6.4 纳米金属粒子的制备方法
6.5 试验部分
6.5.1 试验原料
6.5.2 表面修饰纳米金属粒子的合成方法
6.5.3 油溶性、分散性和分散稳定性试验
6.5.4 表面修饰纳米金属粒子的形貌
6.6 表面修饰纳米铜粒子的制备与摩擦学特性
6.6.1 表面修饰纳米铜粒子的制备
6.6.2 表面修饰纳米铜粒子的油溶性、分散性和分散稳定性
6.6.3 表面修饰的纳米铜粒子的形貌
6.6.4 表面修饰纳米铜粒子的摩擦学性能
6.6.5 磨斑的表面分析
6.7 表面修饰纳米铅粒子的制备和摩擦学特性
6.7.1 表面修饰纳米铅粒子的制备
6.7.2 表面修饰纳米铅粒子的油溶性、分散性和分散稳定性
6.7.3 表面修饰纳米铅粒子的形貌
6.7.4 表面修饰纳米铅粒子的摩擦学性能
6.7.5 磨斑的表面分析
6.8 纳米稀土粒子的制备和摩擦学特性
6.8.1 表面修饰纳米稀土粒子的制备
6.8.2 表面修饰纳米稀土粒子的油溶性、分散性和分散稳定性
6.8.3 表面修饰纳米稀土粒子的形貌
6.8.4 表面修饰纳米稀土粒子的摩擦学性能
6.8.5 磨斑的表面分析
6.9 表面修饰纳米金属粒子的摩擦学作用机理
6.9.1 表面修饰纳米铜和纳米铅的摩擦学作用机理
6.9.2 表面修饰纳米稀土的摩擦学作用机理
6.10 小结
参考文献
第七章 纳米稀土添加剂的应用初探
7.1 引言
7.2 新型发动机油的研制
7.2.1 基础油的选择
7.2.2 纳米稀土在基础油中的摩擦学性能
7.2.3 其它添加剂的选择
7.3 试制发动机油的摩擦学性能
7.4 试制发动机油的氧化安定性
7.5 小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 本研究工作的主要创新点
8.3 展望
攻读博士学位期间发表的论文、参与的科研项目及奖励情况
致谢
发布时间: 2005-09-16
参考文献
- [1].油溶性Fe3O4纳米颗粒—脂质体的结构、性质及功能研究[D]. 裘丹.华东理工大学2013
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