丙二醇聚醚与油酰三乙醇胺复配水溶液的摩擦学性能研究

摘要

随着全球石油资源的日益枯竭以及环境污染的加剧，在润滑油领域，人们对绿色环保的水基润滑液关注越来越多。虽然水基润滑符合可持续发展的要求，但是其存在承载力低、易腐蚀等缺点，所以需要选取性能优异的添加剂来提升其润滑性能。本文选用丙二醇聚醚(PPE)和油酰三乙醇胺(TO)作为水基润滑液的添加剂，配置不同浓度的PPE和PPE-TO润滑液，并对这两种水基润滑液进行一系列的摩擦学性能试验和分析研究。
　　首先利用四球摩擦磨损试验机对两种润滑液的减摩抗磨性能进行分析，从浓度、载荷、转速三个方面分析对摩擦系数和磨斑直径的影响，运用三维表面形貌仪对摩擦副表面进行形貌分析。试验数据显示PPE在10％浓度下摩擦系数为0.06，磨斑直径为0.452mm，表明PPE的加入大大提升了减摩抗磨性能。TO的加入显著提升了极压性能，PB值达到932N，比PPE提高了24％左右，同时，也进一步提高了PPE-TO的减摩抗磨性能。
　　接着对两种水基润滑液的流变性能进行了分析。试验数据表明PPE和PPE-TO在较低浓度和较低温度下有良好的牛顿特性，高温和高浓度导致剪切稀化现象的发生，从而表现为非牛顿特性。浊点的存在影响黏度的变化趋势，同时浊点的大小还受添加剂影响，TO的加入降低了润滑液的黏度。
　　最后对两种润滑液的成膜性能进行了探讨。试验数据显示在1％浓度下膜厚在10nm左右，较低浓度下就具备良好成膜能力，浓度越大，成膜性能越好。随着载荷增大相应的膜厚减小，试验膜厚基本维持在20～30nm之间，主要为边界润滑和薄膜润滑形式。
　　以上摩擦性能试验表明PPE和TO的加入使得水基润滑液的润滑性能显著提升，具有较好的减摩抗磨效果，而且绿色环保，有较好的应用价值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 水基润滑研究现状

1．2．1 水基润滑添加剂的研究

1．2．2 水基润滑液的发展趋势

1．3 水基润滑理论基本概述

1．3．1 摩擦、磨损、润滑

1．3．2 流体润滑原理

1．4 摩擦学试验设备介绍

1．4．1 四球摩擦磨损试验机

1．4．2 Physica MCR301旋转流变仪

1．4．3 NGY-6纳米膜厚测量仪

1．4．4 三维表面形貌仪

1．5 研究内容与意义

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究意义

2 试验添加剂的选择

2．1 引言

2．2 水的特性及其摩擦学性能

2．3 添加剂的选择与配制

2．3．1 添加剂化学结构与性质的关系

2．3．2 丙二醇聚醚的选择

2．3．3 油酰三乙醇胺的选择

2．3．4 水基润滑液的配制

2．4 本章小结

3 复配水溶液的摩擦磨损性能研究

3．1 引言

3．2 试验方案

3．2．1 减摩抗磨性能试验

3．2．2 三维表面形貌试验

3．2．3 极压性能试验

3．3 减摩抗磨性能分析

3．3．1 正交试验分析

3．3．2 浓度对减摩抗磨性能的影响

3．3．3 转速对减摩抗磨性能的影响

3．3．4 载荷对减摩抗磨性能的影响

3．4 稳定性能分析

3．5 极压性能分析

3．6 本章小结

4 复配水溶液的流变性能研究

4．1 引言

4．2 试验方案

4．2．1 旋转流变性能试验

4．2．2 牛顿流体原理

4．3 流变性能试验分析

4．3．1 剪切力与剪切速率的关系

4．3．2 浓度对溶液黏度与剪切速率之间关系的影响

4．3．3 温度对溶液黏度与剪切速率之间关系的影响

4．3．4 复配前后水溶液流变性能的研究

4．4 本章小结

5 复配水溶液的成膜性能研究

5．1 引言

5．2 试验方案

5．3 成膜试验分析

5．3．1 浓度对水溶液膜厚的影响

5．3．2 载荷对水溶液膜厚的影响

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

索引

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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