石墨烯作为添加剂在两种成品润滑油中的应用可行性研究

为探索石墨烯对成品润滑油中原有添加剂体系的影响,判断其作为添加剂的应用可行性,本文中采用多层石墨烯与两种成品润滑油制备了石墨烯分散液.利用MS-10A型四球摩擦试验机与TE77长行程高频往复摩擦试验机测试了不同接触方式下石墨烯分散液的摩擦学性能;采用紫外分光光度计、旋转氧弹试验仪、高压差示扫描量热仪和成焦板试验仪等仪器对体系的分散稳定性与理化性能进行评价.试验结果显示：石墨烯在润滑油中无法保持长时间的分散稳定性,且对成品润滑油的各项应用指标无明显的提高作用,某些条件下甚至降低了油品的原有性能.分析表明：石墨烯的加入干扰了原有体系的平衡性和稳定性,无法与成品润滑油的添加剂体系发挥良好的协同作用,同时,石墨烯的规模化制备成本远高于常用润滑添加剂,因此结合上述研究结果可知,石墨烯材料目前尚不具备作为成品润滑油添加剂的可行性,其存在的诸多问题还需进行深入研究.     

α-ZrP层状纳米片的修饰改性及其摩擦学性能

采用一步水热法制备了阳离子表面活性剂修饰改性的α-磷酸锆(α-ZrP)纳米片. 利用X-射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电镜和透射电子显微镜对α-ZrP纳米片在表面活性剂修饰前后的组成、晶体结构以及微观形貌进行了表征分析和观察，并对改性前后的α-ZrP在合成基础油PAO-6中的分散稳定性进行了对比分析，利用SRV-Ⅳ型微动摩擦磨损试验机对含有改性α-ZrP纳米片的PAO-6润滑油的摩擦学性能进行了研究. 结果表明:表面改性的α-ZrP纳米片在PAO-6润滑油中具有良好的分散稳定性，其作为添加剂时可显著提高润滑油的极压性能和抗磨损性能.      

稀土铈有机配合物添加剂的制备及其摩擦学性能

采用水热合成法分别制备了含1，10-菲啰啉和油酸两种配体的稀土铈配合物，以及作为对照组的只含一种配体的配合物. 利用傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度仪和热重分析仪对配合物的组成及结构进行了表征和分析，利用SRV-IV型微动摩擦磨损试验机对含有不同质量分数目标产物的润滑油的摩擦学性能进行了研究. 结果表明:以Ce3+为中心离子，1，10-菲啰啉作为第一配体，油酸作为第二配体所制备的稀土有机配合物可以显著提高基础油(PAO8)的极压性能和抗磨损性能，并且使润滑油的使用寿命得以延长.      

矿井提升钢丝绳改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究

针对恶劣提升工况下润滑失效导致的提升钢丝绳内部钢丝摩擦磨损严重的问题,开展改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究. 首先,制备十八胺官能化氧化石墨烯(ODA-GO)及其水合肼还原材料(ODA-rGO),分析其化学结构、表面形貌、片层间距和缺陷,探究其在钢丝绳润滑油IRIS中的分散性;接着,用四球机评价改性润滑油的减摩抗磨性能并研究其润滑机理;最后,评判ODA-GO改性油对钢丝减摩的改进效果. 结果表明:ODA通过酰胺化反应和亲核取代反应接枝在GO表面,ODA-GO拥有高接枝密度的十八烷基链,并在IRIS中分散性较好,ODA-rGO则相反,但在最优添加量下ODA-rGO的抗磨减摩性优于ODA-GO;改性石墨烯基材料会附着在摩擦接触表面,并填补已损伤区域,从而减少磨损;ODA-GO改性油使钢丝间摩擦系数降低10%,疲劳磨损显著降低.      

石墨烯热学性能及表征技术

2004 年石墨烯的发现立刻引起了全球科技界的高度关注, 掀起了从碳纳米管问世以来对于碳族材料的又一个研究高潮, 人们迅速开展了针对石墨烯的制备、性能表征、甚至应用的研究工作. 从石墨烯问世到目前, 主要研究工作集中在石墨烯电学性能的研究, 特别是集中在用石墨烯制备超级电容器方面. 相比之下, 人们对于石墨烯热学性能的研究还比较少. 然而, 鉴于石墨烯具有极高的热导率和负的热膨胀系数, 以及作为热界面材料的工程应用价值, 对其热学性能的研究正逐渐成为研究的一个重要分支. 以石墨烯热学性能如热导率到热膨胀系数为研究对象, 全面总结国际上的发展现状. 内容涉及单层石墨烯、多层石墨烯和石墨烯泡沫. 研究手段包括理论研究、数值模拟和实验测定3 个方面. 在综合研究成果的基础上, 最后对于存在的问题和可能的发展方向给出了合理的建议.      

石墨烯热学性能及表征技术

正2004年石墨烯的发现立刻引起了全球科技界的高度关注,掀起了从碳纳米管问世以来对于碳族材料的又一个研究高潮,人们迅速开展了针对石墨烯的制备、性能表征、甚至应用的研究工作.从石墨烯问世到目前,主要研究工集中在石墨烯电学性能的研究,特别是集中在用石墨烯制备超级电容器方面.相比之下,人们对于石墨烯热学性能的研究还比较少.然而,鉴于石墨烯具有极高的热导率和负的     

花状O-MoS2添加剂的制备及摩擦学性能研究

利用一步水热法制备了氧并入二硫化钼(O-MoS_2)纳米花,该纳米花由大量O-MoS_2纳米片组装而成.由于氧元素的并入,使得MoS_2中(002)晶面间距从6.15?增大至10.5?.利用SRV-I微振动摩擦磨损试验机考察了O-MoS_2纳米花作为添加剂在PAO-8基础油中的摩擦学性能,结果表明:O-MoS_2纳米花的加入可显著改善PAO-8油的减摩抗磨性能,这主要是由于膨胀的层间距有利于MoS_2沿(002)晶面发生滑移.其中,当O-MoS_2纳米花的添加含量为0.1 mg/m L时,润滑油的抗磨损性能最佳.     

合成酯型摩擦改进剂的制备及摩擦学性能研究

通过酯交换以及酯化反应制备了一种新型合成酯型润滑添加剂(SE).采用四球试验机对比考察了SE与甘油单油酸酯(GMO)在聚α烯烃(PAO)基础油以及发动机油中的摩擦学性能.研究了不同添加浓度、载荷和温度对其摩擦学性能的影响规律.结果表明:SE在PAO以及发动机油中均具有良好的减摩、抗磨损性能,其中SE的减摩性能优于GMO而抗磨损性能则相反,同时对SE与GMO在PAO中的摩擦学机理进行了探讨.加压差示扫描量热试验表明由于受阻酚官能团的存在,SE在PAO以及发动机油中均表现出一定的抗氧化性能.     

石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展

本综述详细介绍了二维碳纳米材料-石墨烯的纳米摩擦学性能,以及作为纳米润滑薄膜、润滑添加剂和润滑填料的研究进展.总结了石墨烯的各种纳米摩擦机理,阐述了通过自组装、多层构筑、表面化学改性等技术改善石墨烯与基底的结合性、润滑剂中的分散性,与基体材料的界面结合强度以及石墨烯提高材料减摩抗磨性能的机制,并指出石墨烯作为高性能润滑材料仍需解决的问题及未来的研究趋势.     

基于电泳法的石墨烯涂层制备与摩擦学性能研究

采用电泳沉积方法在硅基体上制备石墨烯涂层,研究了不同电压对石墨烯涂层表面形貌、微观结构与摩擦学性能的影响,并在往复式球盘摩擦磨损试验机上研究了石墨烯涂层在不同载荷(1~9 N)下的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜、能谱仪、光学显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪分析石墨烯涂层的表面形貌、结构特征、磨损表面形貌及石墨烯结构成分的变化.结果表明:石墨烯涂层可将硅基体的表面摩擦系数从0.6降至0.1;在低压(15~60 V)条件下电泳制备的石墨烯涂层具有更加致密的微观结构,表面承载能力强,减摩性能优异.本研究中揭示了基于电泳法制备的石墨烯涂层作为固体润滑涂层应用的可行性.     

片状纳米石墨的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能

采用搅拌球磨法制备了平均直径1 μm、厚度10～20 nm的片状纳米石墨;利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析了片状纳米石墨的微观形貌和组织结构;利用四球和销-盘式摩擦磨损试验机考察了片状纳米石墨作为液体石蜡添加剂的摩擦磨损性能.结果表明,片状纳米石墨能够显著提高润滑油的抗磨性能及承载能力,降低摩擦系数,其最佳添加量约为50 ppm.     

胆固醇类油溶性类离子液体润滑添加剂的制备及摩擦学性能研究

合成制备了两种胆固醇类季磷盐油溶性类离子液体,并将其分别作为聚α烯烃PAO-10的润滑添加剂,静置试验和热重分析结果表明两种油溶性类离子液体在PAO-10中具有良好的分散稳定性和热稳定性. 微动摩擦磨损测试结果表明两种类离子液体可显著改善基础油对钢/铝摩擦副的摩擦学性能. 扫描电子显微镜(SEM)结果表明空白PAO-10润滑摩擦副时磨损类型以黏着磨损为主,以添加两种离子液体的混合油样为润滑剂时磨斑直径显著降低,此时摩擦副间磨损类型以磨粒磨损和腐蚀磨损为主. X射线光电子能谱分析(XPS)与X射线能谱仪(EDS)表明类离子液体中的活性元素在摩擦过程中可与铝基体表面发生摩擦化学反应. 两种类离子液体的润滑机理归因于类离子液体与金属基体发生摩擦化学反应生成具有减摩抗磨作用的磷酸盐和硫酸盐等耐磨化合物.      

WSe2纳米结构的合成及减摩性能研究

将W粉和Se粉按一定比例混合,直接密封在石英管中加热或高能球磨、压片,在Ar气氛中加热,得到了不同形貌的WSe2纳米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM、HRTEM)分析了WSe2纳米结构的组成、微观形貌和组织形态;利用UMT-2摩擦试验机考察了WSe2作为HVI500液体基础油添加剂的摩擦磨损性能.研究结果表明:直接密封加热得到的产物为棒状WSe2纳米材料,最小棒直径为6 nm;球磨、压片后加热得到WSe2纳米颗粒,颗粒的平均尺寸在50 nm以下,二者都具有层状结构和良好的结晶性.添加质量分数5%的WSe2纳米材料作为基础油添加剂能够显著降低摩擦系数,减少磨损,增强了材料抗疲劳磨损能力.     

新型O-N型三嗪衍生物与磷酸三甲酚酯在菜籽油中的摩擦磨损复合效应研究

合成了一种新型无磷三正辛氧基取代三嗪衍生物(TONT),利用四球摩擦磨损试验机考察了单剂TONT、磷酸三甲酚酯(TCP)以及含不同质量分数的TONT和TCP的复合添加剂在菜籽油中的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析了磨损表面形貌和元素化学形态.结果表明:所考察的添加剂均能够提高基础油的承载能力;在一定的条件下,单剂TONT和TCP能够有效地提高基础油的减摩和抗磨性能;TONT/TCP复配剂在基础油中表现出良好的抗磨和减摩效应,其在摩擦过程中发生物理、化学吸附的同时,与金属表面发生摩擦化学反应,生成无机盐和有机氮及含氮金属配合物,从而起到减摩抗磨作用.     

类石墨烯二硫化钼的制备及其真空摩擦学性能研究

采用电化学剥离法制备了类石墨烯二硫化钼(MoS_2)片层,采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征了类石墨烯二硫化钼的结构.利用真空摩擦试验机测试了含类石墨烯MoS_2添加剂离子液体(IL-MoS_2)的摩擦学性能并与纯离子液体(IL)进行了对比.利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察磨斑处的形貌并用X射线光电子能谱仪表征了IL-MoS_2摩擦前后的化学状态,并对润滑机理进行了分析.结果表明:电化学剥离法成功制备了类石墨烯MoS_2,这种制备方法简单易行,制得的类石墨烯MoS_2面积大,质量好,能保持二硫化钼固有的结构.IL-MoS_2对钢/钢摩擦副具有优异的减摩抗磨作用;摩擦过程中,纳米尺寸的二硫化钼吸附在钢/钢摩擦副界面形成了保护层,避免摩擦副的直接接触,降低摩擦磨损.     

不同阴离子插层双金属氢氧化物的制备及摩擦学性能研究

本研究中利用尿素分解法、盐酸–氯化钠混合溶液法及离子交换法得到了一系列不同阴离子插层的层状双金属氢氧化物(Co-Al LDH)材料,利用傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜对它们的化学组成、晶体结构及颗粒形貌进行了分析表征.利用SRV-1型微动摩擦试验机对含有不同阴离子插层LDH的PAO-8润滑油(质量分数为0.1%)的摩擦学性能进行了研究,证明LDH材料的少量添加即可显著提高PAO-8在高载荷(150 N)下的摩擦学性能,同时也发现插层阴离子的种类对LDH摩擦学性能的影响具有明显差异性.     

磷酸三甲酚酯和亚磷酸二正丁酯添加剂对菜籽油摩擦学性能的影响

利用四球摩擦磨损试验机考察了磷酸三甲酯（ＴＣＰ）和亚磷酸二正丁酯（ＤＢＰ）添加剂对菜籽油摩擦学性能的影响,用Ｘ射线光电子能谱和扫描电子显微镜观察分析磨损表面的形貌和元素化学状态。结果表明：ＴＣＰ和ＤＢＰ能明显改善菜籽油的抗磨性能并提高其承载能力,但减摩效果不好;含上述添加剂的菜籽油在摩擦过程中发生摩擦化学变化,生成由菜籽油三甘油酯和添加剂摩擦化学反应产物组存的边界润滑膜,从而改善抗磨性能并提高承载     

几种油性剂和极压抗磨剂对T8钢/Al2O3摩擦磨损性能的影响

采用Falex型摩擦磨损试验机考察了T8钢／Al2O3陶瓷摩擦副在3种油性剂(T405、T406和T451)与3种极压抗磨剂(T309、T306、T321)作用下的摩擦学性能；用扫描电子显微镜观察试销表面磨损状态；用俄歇电子能谱仪分析了摩擦表面元素化学成分。结果表明：3种油性剂都可以不同程度地改善摩擦副的摩擦磨损性能，其中尤以T405作用效果最佳；3种极压抗磨剂均具有较好的减磨抗磨性能，其中T309的抗磨性能最为突出，T321与T306可以明显降低摩擦系数，相比之下两者磨损率较大；俄歇电子能谱分析揭示在T309作用下，由于摩擦化学反应在T8钢试销磨损表面形成了含S、P物质层；油性剂作用下摩擦副的磨损形式主要为磨料磨损，而T309作用下磨损形式主要为磨料磨损与摩擦化学(腐蚀)磨损。