| 题名 | 几种离子型水基润滑添加剂研究 |
| 作者 | 王玉荣 |
| 答辩日期 | 2019-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 周峰 |
| 关键词 | 离子液体 水溶性润滑添加剂 摩擦学性能 润滑机理 水凝胶 Ionic Liquid Water-soluble Lubricating Additive Tribological Properties Lubrication Mechanism Hydrogel |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 其他题名 | 无 |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 英文摘要 | 离子液体作为水基添加剂仍存在润滑性能不佳、腐蚀金属基材、溶解性和稳定性差等问题。为了解决这些问题，本论文以水溶性润滑添加剂在水基切削液及难燃液压液中的应用为背景，设计制备了一系列氮磷离子液体、无腐蚀离子液体和原位离子液体，其水溶解性和稳定性好、合成步骤简单、防腐性能和减摩抗磨性能较好。功能化氮磷小分子还可以作为凝胶因子可制备具有剪切稀化和极压抗磨性能的超分子水凝胶润滑剂。主要获得以下结论： 1.合成了功能化的氮磷离子液体NP，其极易溶于水并稳定存在。在较低浓度下，NP作为水溶性润滑添加剂具有与油基润滑剂相媲美的减摩抗磨性能，在钢/钢摩擦副表面上摩擦系数降到0.078左右。为了提高其防腐性能，用含有活性元素和高极性的大阴离子替代NP中的溴离子，得到两种无卤素的功能化氮磷离子液体。其作为水-二乙二醇体系的润滑添加剂表现出良好的摩擦学性能，同时它们可有效降低水对金属基底的腐蚀。对其润滑机理进行了研究。 2.制备了两种无卤素布洛芬离子液体。与含氟阴离子的常规离子液体相比，该布洛芬离子液体能溶解在水-乙二醇体系，具有很好的水解稳定性且对钢和铸铁没有腐蚀。与商业水基添加剂HostaglissL4相比，布洛芬离子液体在钢接触表面上形成稳定的边界摩擦膜，故具有更好的润滑性能。此外，该离子液体在较大载荷和较宽的频率范围内均表现出优异的极压承载和减摩抗磨性能。由于布洛芬离子液体不含卤素、硫和磷元素，是一种较绿色的水基润滑添加剂。 3.采用一步法“原位”合成新型水溶性离子液体润滑添加剂“Li（非离子表面活性剂）双（三氟甲烷磺酰）亚胺”，简化了合成步骤和降低了合成成本。红外光谱表征证实了LiTFSI的Li+和CH2-O组中O之间的配位作用。摩擦磨损实验表明在水中添加2wt%原位离子液体可显著降低钢表面的摩擦磨损，减少水对金属基底的腐蚀。推测原位形成的大尺寸离子对对基底具有良好的边界吸附能力，能够在基底上形成保护膜；同时，在摩擦过程中在接触表面上发生摩擦化学反应形成摩擦膜，从而起到减摩抗磨的作用。 4.为了提高水基润滑液的粘度，减少水的挥发，制备了一种功能化的氮磷小分子PM，其可以在水-乙二醇和水-二乙二醇成超分子凝胶，得到半固体水基润滑材料。该水凝胶可以减少水对金属的腐蚀，在摩擦过程中由于其在钢表面上形成有效的摩擦保护膜，使剪切稀化的水凝胶表现出优异的极压耐磨性能，还可以有效地减少蠕变及蒸发损失。通过ECR、TOF-SIMS和HR-TEM等测试对其润滑机理进行了研究。还制备另一种功能化的氮磷小分子PD，将其和PM分别添加到PEG中作润滑添加剂，结果发现，PD和PM作为PEG添加剂在边界润滑和混合/流体润滑状态下都具有良好的减摩抗磨性能。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/25301]  |
| 专题 | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| 作者单位 | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王玉荣. 几种离子型水基润滑添加剂研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
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