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《中南大学》 2009年
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含硫、氮硼酸酯的合成及在菜籽油中的摩擦学性能研究

范成凯  
【摘要】: 随着人类环保意识的增强和政府环保立法的规范,开发研制环境友好的润滑剂已成为国内外油品工作者的重要课题。菜籽油作为传统的环境友好型润滑剂,具有良好的润滑性、高度的生物降解性和较好的再生性等优点。通过加入合适的添加剂,菜籽油的抗磨、抗氧化、防腐蚀性能可以得到进一步改善。 本文通过合理的分子设计,合成了三个系列,9种含硫、氮元素的硼酸酯类添加剂,采用红外、元素分析等手段对化合物进行了结构表征,以菜籽油为基础油考察了其摩擦学性能,探讨了抗磨减摩作用机理。具体研究内容如下: (1)以二正丁胺、吗啡林为起始原料合成了三个系列,9种硼酸酯,分别是:二丁胺二硫代甲酸乙基硼酸正丁酯(SONB-1);二丁胺二硫代甲酸乙基硼酸正辛酯(SONB-2);二丁胺二硫代甲酸乙基硼酸异辛酯(SONB-3);吗啡林基二硫代甲酸乙基硼酸正丁酯(MONB-1);吗啡林基二硫代甲酸乙基硼酸正辛酯(MONB-2);吗啡林基二硫代甲酸乙基硼酸异辛酯(MONB-3);吗啡林基二硫代甲酸乙基硼酸十二醇酯(MONB-4);羟乙基吗啡啉硼酸正丁酯(MOB-1);羟乙基吗啡啉硼酸正辛酯(MOB-2)。通过红外,元素分析等方法对结构进行了表征。结果表明:所合成的化合物与分子设计结果一致。 (2)考察了添加剂的油溶解性、热稳定性、耐腐蚀性、粘度性质。并在此基础上,探讨了分子结构与性能之间的关系及对性能的影响。结果表明:MOB系列添加剂油溶性较差,SONB系列和MONB系列添加剂均具有良好的油溶解性;三类添加剂均具有较好的耐腐蚀性和热稳定性。 (3)采用MRS-10A型四球摩擦磨损试验机考察了9种硼酸酯的摩擦学性能。结果表明:这9种添加剂均具有良好的抗磨减摩性能,且随着烷基链的增长,添加剂的极压性能降低,减摩性能减弱。与MOB系列相比,含活性元素S的SONB和MONB系列添加剂的摩擦学性能更佳。其中含2.0%SONB-1和2.0%MONB-1试油的最大无卡咬负荷值最大(1069N),比基础油提高81.8%,含3.0%MONB-1试油的抗磨性能最好,磨斑直径比基础油的降低36.3%;含3.0%MONB-1试油的减摩性能最好,摩擦系数比基础油降低30.5%。 (4)采用扫描电子显微镜(SEM/EDS),X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行分析。结果表明:硼酸酯添加剂在摩擦表面形成了含Fe_2(SO_4)_3和FeS_2等化学反应膜和含硼的吸附膜。在摩擦过程中发生了化学反应,生成的化学反应膜和吸附膜,改善了菜籽油的摩擦学性能。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TE621

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【引证文献】
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