磷系极压抗磨剂在绿色润滑剂基础油中的摩擦学特性研究

【摘要】：传统的润滑剂绝大多数以矿物油作为基础油，矿物基润滑油在自然环境中可生物降解能力很差，进入环境长期留存和富集，产生一系列环境问题，对人类生态环境和健康构成了威胁。而环境是人类及其他生命赖以生存的基础，特别是近年来，随着工业的快速发展，各种润滑剂的消费量迅猛增长，矿物基润滑油引起环境污染的严重性已不能忽视，绿色润滑材料的研制开发必将成为二十一世纪润滑油的发展方向之一。开发研制绿色润滑油，必须进行绿色润滑油的摩擦学的基础研究，论文通过大量的摩擦试验，对于可作为绿色润滑油基础油的几种植物油摩擦规律、磷系抗磨剂在不同植物油中的摩擦规律进行了系统全面地分析研究，并利用现代表面分析技术对植物油的摩擦作用机理和磷系抗磨剂在植物油中的摩擦作用机理进行了探讨和研究，考察了磷系抗磨剂在植物油中与其它各种添加剂的复配性能。提出了磷酸三苯酯作为绿色润滑油的抗磨极压添加剂，具有较大的应用前景。 分析论述了各类润滑油生物降解的机理及降解能力，揭示出润滑油的结构和组成是决定其生物降解性能的重要因素。通过基础油的比较分析和摩擦学性能试验，提出菜籽油和葵花籽油作为绿色基础油，很有发展潜力。通过现代表面分析技术对磨损表面的分析，认为菜籽油的摩擦作用机理为在低载荷下，在金属表面形成物理吸附；相对高载荷下，酯基等活性基团，在摩擦过程中因外激电子的能量作用而发生摩擦聚合反应，形成摩擦聚酯膜。通过磷系抗磨剂在不同植物油中的摩擦规律及摩擦表面分析研究，得出TBP、TPP和ZDDP可以提高植物油的承载能力及抗磨能力，TPP的摩擦作用效果大于TBP，ZDDP的作用效果又大于TPP；得出了不同负荷、不同摩擦时间、不同加量下，TBP和TPP和ZDDP在菜籽油中的抗磨规律，TBP和TPP在菜籽油中的最佳添加量为1.0％，ZDDP为2.5％；提出了磷酸酯／植物油润滑体系的抗磨与承载作用归因于植物油三甘油脂在钢球表面的物理吸附和化学吸附以及在金属表面发生摩擦聚合反应形成聚酯膜，另外磷酸酯水解、磷与金属表面作用生成磷酸铁等摩擦化学反应产物组成极压边界润滑膜；ZDDP在植物油中的抗磨作用与其热分解有较密切的联系，其热分解的产物一方面形成沉积膜，另一方面 在摩擦过程中发生摩擦化学反应，产生了氧化铁、硫酸盐和磷酸盐等组成的聚合膜， ZDDP还会对摩擦副表面进行改性，形成铁锌固溶体，增强其抗磨能。利用神经网 络技术，建立出了TPP在菜籽油中磨擦规律的神经网络系统模型。试验分析研究了 TPP及ZDDP在菜籽油中与其它各种添加剂的复配性能，TPP与OCP7065、T803B、 T152具有较好的复配性能;ZDDP与CuDDP、Tll5A具有较好的复配性能;TPP与 TIOZ具有复配减效性能。