纳米铜润滑油添加剂的应用研究

摘要

汽车产业的飞速发展不仅使得车用润滑油的用量大幅度提升,而且也对润滑油的品质性能提出了更严苛的要求.同时,随着国内汽车保有量的不断增长,机动车尾气排放造成的严重污染也日益受到人们的重视.针对机动车尾气这一污染源对于雾霾天气的贡献,环保部门也在不断制定、实施更为严格的机动车排放法案.随着纳米材料的特殊效应被不断深度研究,纳米材料在催化、润滑等领域的应用也受到了人们的重视.本文采用已有专利制备的高浓度纳米铜悬浮液,对纳米铜颗粒进行表面改性后,将其作为润滑油添加剂加入壳牌HX-6润滑油中,并进行了摩擦、催化等性能研究.本文主要研究内容如下: (1)通过两种常用的非离子表面活性剂的复合配合,对纳米铜颗粒进行表面改性,采用紫外可见光分光光度法确定铜纳米颗粒在润滑油中的悬浮分散性;同时选用摩擦磨损试验机与简化提姆肯抗磨试验机研究含纳米铜润滑油的摩擦学性能.实验结果表明:非离子表面活性剂吐温80与司盘80按1:1复配时对纳米铜颗粒在HX-6机油中的分散稳定作用最好,纳米铜悬浮液以相对于润滑油0.4%的量添加时,可有效提高机油减摩抗磨效果,使摩擦系数降低了约11.5%,极压性能提高了1.4倍. (2)采用热重.质谱联用技术对纳米铜在吸收硫化物与催化碳烟颗粒方面进行热分析实验.结果表明:在低于560℃的温度范围内,纳米铜颗粒在氧化后与S02生成CuSO4;纳米氧化铜催化碳烟颗粒的最大热失重速率峰值温度从580℃降低到520℃,并将碳烟颗粒燃烧的活化能从127.23KJ/mol降低到118.57KJ/mol. (3)通过柴油机台架试验对纳米铜润滑油添加剂进行发动机负荷特性测试,确定其对柴油机经济指标与排放指标的影响.结果表明:使用纳米铜润滑油添加剂,可在低速重载条件下,使发动机的耗油率降低6.8%.使用纳米铜润滑油添加剂,在中、低速条件下可有效降低CO的排放.使用纳米铜润滑油添加剂,在低速条件下对于HC的排放有明显的降低效果.使用添加剂后,颗粒物质量浓度在中、低速条件下有明显的大幅度下降. (4)纳米铜润滑油添加剂在车辆使用过程中,无论速效或是长效使用均可有效降低柴油车颗粒物的排放;纳米铜润滑油添加剂在汽油车使用过程中可促进燃料的燃烧并减少积碳的产生,同时还可有效降低汽油车油耗与尾气污染物的排放.

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