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《河南大学》 2003年
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聚合物、有机-无机复合纳米微粒的制备、表征及摩擦学行为研究

程铁峰  
【摘要】: 本论文研究内容包括以下几个方面的工作: (1)聚合物纳米微粒的制备、结构表征及摩擦学性能研究 本课题选择2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑单体通过溶液聚合的方法制备了两种聚合物纳米微粒。然后采用多种现代分析仪器对所制备的产物进行结构表征。如采用透射电子显微镜(TEM)来表征纳米微粒的形貌;傅立叶红外光谱仪(FTIR)表征聚合物纳米微粒分子结构;差热分析(DTA)、微分热失重(DTG)和热重分析(TG)表征聚合物纳米微粒的热性能等。结果表明:所制备的纳米微粒粒径大小均匀,约为100nm以下,基本无团聚现象。 将聚合物纳米微粒用作水基添加剂在四球试验机上考察其宏观摩擦学性能。用扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面进行了形貌研究。结果表明:聚合物纳米微粒用作水基添加剂与纯水相比,具有优良的减摩和抗磨作用。并提出如下润滑机理:在低负荷下,聚合物纳米微粒与摩擦表面金属发生物理吸附作用,形成一层起减摩作用的物理吸附膜,从而减小摩擦;随着负荷增加,物理吸附膜不能承受较高压力而部分破坏,吸附在摩擦表面的纳米粒子中的N、S等活性元素在摩擦热的作用下,直接与摩擦表面金属发生化学反应,生成强度较高的化学反应膜,使其具有良好的抗磨和减摩性能。 (2)四氟苯甲酸修饰SiO2纳米微粒的制备、结构表征及其摩擦学性能研究 在溶剂中采用表面修饰法合成了四氟苯甲酸修饰SiO2纳米微粒。 在石油醚、无水乙醇和液体石蜡等溶剂中检验了微粒的分散性,采用透射电子显微镜(TEM)、电子衍射(ED)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和热分析系统(DTADTG)等多种现代分析手段对微粒的形貌、结构及热性能进行了表征。结果表明:纳米微粒表 WP=9 面存在有机修饰层,使得其在有机溶剂和润滑基础油中有良好的分散性。所得微粒粒径细小,平均粒径约30 nm,颗粒大小分布均匀。在四球试验机上考察了它们的摩擦学性能,发现修饰SiO2纳米微粒在中低负荷下具有良好的抗磨性能和一定的减摩作用,可明显提高液体石蜡的承载力。以扫描电子显微镜(SEM)对摩擦表面进行了分析,推测纳米微粒的润滑作用机理可能是在摩擦过程中生成了化学反应膜。 (3)含氟羧酸修饰TiO2纳米微粒的制备、结构表征及其摩擦学性能研究 在溶剂中采用表面修饰法,合成了两种含氟羧酸修饰的TiO2纳米微粒。采用透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和热分析系统(DTATG)X-射线粉末衍射(XRD)等多种现代分析手段对微粒的形貌、结构及热性能进行了表征。结果表明:纳米微粒平均粒径分别约为40 nm和100nm,粒度分布均匀。表面修饰层的存在改善了纳米微粒与有机介质的相容性。摩擦学性能测试表明,在中低负荷下,纳米微粒具有优良的减摩抗磨性能,这是因为纳米微粒与摩擦表面金属发生物理吸附作用,形成一层起减摩作用的物理吸附膜,从而减小摩擦。 随着负荷增加,在摩擦过程中纳米微粒分解并发生摩擦化学作用,生成了含有活性物质的化学反应膜,从而起到了良好的润滑效果。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TQ317

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