三嗪衍生物润滑油添加剂的合成及其润滑性能研究

摘要

环境友好型润滑剂不仅能够减少相对运动的接触表面之间的摩擦和磨损,提高机械设备的耐用性能、能源的使用效率、发动机的功率和产品的可靠性能,而且生物降解性好,对人类的生存环境没有危害。我国对环境友好型润滑剂的研究工作开展的比较晚,目前还没有大量开展该类润滑剂的研究工作,因此,在我国研制适用于植物油为基础油的添加剂,并对其摩擦磨损机理进行深入的研究有着重要的实用价值和理论价值。本论文首先以三聚氯氰为反应原料,合成了7种三嗪衍生物:2,4-二正丁氧基-6-(N,N-二乙基二硫代胺基甲酸基)均三嗪(BBST)、2,4-二异辛氧基-6-(N,N-二乙基二硫代胺基甲酸基)均三嗪(i-OOST)、2,4-二正辛氧基-6-(N,N-二乙基二硫代胺基甲酸基)均三嗪(OOST)、2,4-二(十二烷硫基)-6-氯-均三嗪(C12CT)、三(十二烷氧基)均三嗪(C12OT)、三(十二烷硫基)均三嗪(C12ST)以及2,4,6—三(十二烷基二硫基)均三嗪(C12SST)。采用红外光谱和元素分析仪对这些化合物进行了结构表征。其次,以菜籽油为基础油,合成的化合物为添加剂,按质量百分比分别加入基础油中,考察了三嗪衍生物在基础油中溶解性、热稳定性和耐腐蚀性。结果表明:在实验浓度范围内,BBST、OOST、i-OOST、C12OT及C12CT均具有良好的油溶解性,而C12SST和C12CT只在浓度小于2.0％具有好的油溶性能;合成的添加剂均能提高基础油的热稳定性能,其中含1.0%BBST试油的初始分解温度达到373℃,是基础油的1.2倍;除了C12SST外,其它六种添加剂在浓度为3.0%时的铜片腐蚀性级别均为1a。第三,采用四球摩擦磨损试验机考察了7种三嗪衍生物在菜籽油中的摩擦学性能。结果表明,所合成的化合物具有良好的极压抗磨减摩性能,随着烷基链的增长和支链的增加,添加剂的摩擦学性能降低,含活性原子C1和S的添加剂的摩擦学性能优良。其中含2.0%BBST试油的最大无卡咬负荷值最大(883N),是基础油的1.8倍,含0.5%C12ST试油的抗磨性能最好,磨斑直径是基础油的0.79倍;含2.0%C12ST试油的减摩性能最好,摩擦系数是基础油的0.71倍。最后,采用扫描电子显微镜(SEM/EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行分析,结果表明:采用含添加剂试油摩擦过的钢球磨斑要比基础的钢球磨斑平整,光滑;添加剂在边界润滑条件下发生化学分解,与钢球表面发生摩擦化学反应,生成了一层含有FeS,FeSO4和含氮有机物的润滑膜。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 文献综述与选题背景

1.1 引言

1.2 载荷润滑油添加剂的研究现状

1.2.1 硫系载荷添加剂

1.2.2 磷系载荷添加剂

1.2.3 氯系添加剂

1.2.4 含金属元素的添加剂

1.2.5 含N杂环衍生物系添加剂

1.3 课题背景和研究内容

第二章 三嗪衍生物润滑油添加剂的合成及结构表征

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 主要试剂和仪器

2.2.2 三嗪衍生物的合成路线

2.2.3 2,4-二正丁氧基-6-(N,N-二乙基二硫代胺基甲酸基)均三嗪(BBST)的合成

2.2.4 2,4,6—三(正十二烷硫基)均三嗪(C12ST)的合成

2.2.5 2,4-二(十二烷硫基)-6-氯-均三嗪(C12CT)的合成

2.2.6 2,4,6—三(十二烷基二硫基)均三嗪(C12SST)的合成

2.3 合成化合物的结构表征

2.3.1 2,4-二烷氧基-6-(N,N-二乙基二硫代胺基甲酸基)均三嗪的结构表征

2.3.2 十二烷氧(硫)基均三嗪的结构表征

2.3.3 二硫化物的结构表征

2.4 本章小结

第三章 三嗪衍生物在菜籽油中的油溶性、热稳定性能及抗腐蚀性能研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 基础油及添加剂

3.2.2 油溶性实验

3.2.3 热稳定性能实验

3.2.4 粘度测试

3.2.5 铜片腐蚀性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 油溶性试验结果

3.3.2 热稳定性能

3.3.3 铜片腐蚀性结果

3.3.4 粘度结果

3.4 本章小结

第四章 三嗪衍生物在菜籽油中的摩擦学性能研究

4.1 前言

4.2 实验

4.2.1 基础油及添加剂

4.2.2 最大无卡咬负荷(P_B)和抗磨减摩性能测试

4.2.3 摩擦钢球表面分析

4.3 结果与讨论

4.3.1 2,4-二烷氧基-6-(N,N—二乙基二硫代胺基甲酸基)均三嗪的摩擦学性能

4.3.2 十二烷氧(硫)基三嗪(C12ST、C120T、C12CT)的摩擦学性能

4.3.3 二硫化物(C12SS,C12SST)的摩擦学性能

4.3.4 添加剂抗磨减摩机理研究

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果