新型无硫磷有机钼添加剂的制备与摩擦学性能研究

论文摘要

近年来,为了节省能源和提高燃料的经济性,对润滑油添加剂的性能要求越来越高,同时,环保要求又对润滑油提出了无（低）硫磷的要求,保护尾气的三元催化装置,降低二烷基二硫代磷酸锌添加剂的使用量和取代二烷基二硫代磷酸锌已是必然。因此研究开发“无硫磷”、“无锌”润滑油添加剂和探索其摩擦磨损机理有很重要的理论价值和实用价值。本课题从环保、节能、低投入及材料磨损的角度出发,以国内资源丰富、耐磨寿命最长和长期性能好的钼与不同碳链的羧酸为原料,合成了五种水溶性无硫磷有机钼添加剂和两种油溶性无硫磷有机钼添加剂,利用红外光谱对其结构进行表征。文中对5种含钼水基润滑液采用四球机综合评定了承载能力、抗烧结能力和长时间摩擦磨损性能,端面试验机测试其对钢/紫铜、钢/铝摩擦副的摩擦磨损性能,疲劳试验机检测其耐疲劳寿命,结果表明,5种水溶性无硫磷有机钼添加剂均能大幅度提高水的承载能力、抗磨减摩性能;对钢/紫铜、钢/铝摩擦副均有较好的抗磨减摩性能;同时具有较好的抗疲劳性能。其中,a5的综合性能最好。文中采用四球机综合评定了两种油溶性无硫磷有机钼（b1、b2）与市场产品ZDDP、MoDTP的承载能力和长时间摩擦磨损性能。试验结果表明,b1、b2的承载能力不如ZDDP和MoDTP,但抗磨减摩性能优于ZDDP和MoDTP;其中3%b1的抗磨减摩性能最好,摩擦系数和磨斑分别比150SN提高了51%和48%;无硫磷有机钼与T203有较好的抗磨减摩协同性;无硫磷有机钼对CF-4再生油也有较好的极压减摩抗磨效果。对无硫磷有机钼化合物的摩擦磨损机理进行探讨,分析结果表明,无硫磷有机钼化合物在摩擦过程中与摩擦副表面发生化学反应,生成一层主要由有机氮吸附膜和铁的氧化物、三氧化钼沉积膜组成的边界复合润滑膜,从而起到了较好的极压减摩抗磨作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 摩擦学发展概况
• 1.1.1 摩擦学研究的意义
• 1.1.2 磨损的分类
• 1.1.3 润滑油的抗磨减摩机理及其润滑状态的分类
• 1.2 润滑油添加剂
• 1.2.1 润滑油添加剂的种类
• 1.2.2 水基润滑液添加剂
• 1.2.3 极压抗磨剂的发展
• 1.3 含氮杂环化合物添加剂的应用与发展
• 1.4 钼化合物作为润滑材料的应用与发展
• 1.5 本课题的研究内容及意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 试验方案
• 2.2 摩擦学性能试验
• 2.2.1 四球摩擦磨损试验
• 2.2.2 端面磨试验
• 2.2.3 滚动接触疲劳寿命试验
• 2.3 分析测试方法
• 第3章 水溶性含钼化合物的合成与摩擦学性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂与仪器
• 3.2.2 含钼系列化合物的合成
• 3.3 合成化合物的结构表征
• 3.4 水溶性含钼化合物的摩擦学性能评价
• 3.4.1 四球试验
• 3.4.2 端面试验
• 3.4.3 疲劳试验
• 3.5 四球试验中钢球试样摩擦表面测试分析
• 3.5.1 SEM分析
• 3.5.2 EDS分析
• 3.5.3 XPS分析
• 3.6 端面试验中试盘摩擦表面测试分析
• 3.6.1 白光干涉三维形貌分析
• 3.7 小结
• 第4章 油溶性含钼化合物的合成与摩擦学性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂与仪器
• 4.2.2 油溶性含钼化合物的合成
• 4.3 合成化合物的结构表征
• 4.4 油溶性无硫磷有机钼的摩擦学性能评价
• 4.4.1 基础油与添加剂
• 4.4.2 试验方法
• 4.4.3 结果与讨论
• 4.4.4 摩擦钢球表面形貌
• 4.4.5 无硫磷有机钼与T203的复配试验
• 4.5 无硫磷有机钼的摩擦化学机理探讨
• 4.5.1 含硫磷有机钼的抗磨机理
• 4.5.2 不含硫磷有机钼的抗磨机理
• 4.6 应用于CF-4 再生发动机油
• 4.6.1 CF-4再生发动机油
• 4.6.2 无硫磷有机钼改善CF-4再生油的润滑性
• 4.6.3 无硫磷有机钼与T202的复配对CF-4再生油的影响
• 4.6.4 摩擦钢球表面分析
• 4.7 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文的研究成果
• 5.1.1 本文的主要结论
• 5.1.2 本文主要的创新点
• 5.2 下一步研究工作的建议
• 5.2.1 本论文存在的不足
• 5.2.2 对今后研究工作的建议与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录