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纳米铜微粒在润滑油中分散剂的合成与性能研究

陈燕  
【摘要】: 纳米粒子是介于宏观物质与微观原子或分子之间的过渡亚稳态物质,具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应与宏观量子隧道效应等,从而表现出一些特殊的性质。纳米粒子添加到润滑油中,可以提高其极压性能和抗磨性能。纳米粒子能够在润滑油中稳定的分散是含有纳米微粒润滑油能够得到实际应用的前提。本文介绍了近年来国内外润滑油及其添加剂的发展概况,对纳米粒子在液相中稳定分散的理论、方法及研究现状作了综述和讨论。 本文选取铜纳米微粒作为添加到润滑油中的纳米材料。为了提高铜纳米微粒在润滑油中的分散性能,首先选取了聚甘油和硬脂酸为原料合成了一系列聚甘油硬脂酸酯(PGFE),通过沉降试验和流变性能的测试,考察了聚甘油的聚合度、硬脂酸含量等对分散性能的影响,通过热分析和红外光谱分析对分散剂在铜粉表面的吸附机制做进一步考察。结果表明:当聚合度N=6,硬脂酸含量为65%时分散剂的分散性能良好,分散剂质量分数为1.5%时对分散体系的流变性影响最小。结果还表明,分散剂在铜微粒的表面不仅有物理吸附还有化学吸附,并且极性酯基和羟基是影响吸附性能的主要官能团。 本文还以苯并三氮唑和卤代烃为原料,合成烷基苯并三氮唑分散剂,并通过红外光谱和核磁共振确定化合物的结构;通过沉降试验、流变性能的测试考察了分散剂的烷基链长、分散剂的用量对分散性能的影响,并通过热分析和TEM对分散剂的分散性能做进一步研究。结果表明:分散剂的链长为十八个碳时,烷基苯并三氮唑分散剂浓度0.1~0.2%时分散剂的分散性能最好;并且分散剂的质量分数小于0.2%时对润滑油流变性能的影响很小;分散剂与纳米铜的结合不仅有物理吸附还有化学吸附。 通过在四球摩擦磨损试验机上进行的摩擦学性能测试和分析,试验结果表明,由所合成的十八烷基苯三唑分散剂分散的铜纳米微粒添加剂加到基础油中,能够显著提高基础油的极压性能,同时具有良好的抗磨减摩性能。


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