有机二硫化物极压添加剂结构与润滑性能的理论研究

运用Gaussian98量子化学程序包,采用密度泛函理论(DFT)及从头算(ab initio)方法,在B3LYP/6-31G和HF/6-31G水平上对12种有机二硫化物的分子几何构型、电子结构、分子轨道指数及与铁原子簇的相互作用等进行了理论计算;由前线分子轨道理论分析了反应的活性原子和活性键,运用轨道能量近似原则讨论了有机二硫化物与铁原子的作用方式;以前线电子密度、超离域性指数和原子净电荷等参数作为表征有机二硫化物与金属作用强弱的判据,分析了有机二硫化物与铁原子间键合的强弱及反应性大小.结果表明:当有机二硫化物与铁接触时,趋向于发生S-S键和C-S键断裂;随碳链的增长,有机二硫化物的抗磨性能增强,极压性能减弱,与相应的摩擦磨损试验结果一致.所用的量子化学方法在润滑添加剂结构-性能研究领域具有良好的应用前景,可用以指导润滑添加剂的分子设计.     

烷基化芳胺润滑添加剂抗氧抗腐蚀机理的密度泛函理论研究

采用量子化学的密度泛函理论计算了8种烷基化芳胺抗氧抗腐蚀添加剂与烷氧自由基(C6H13O·)的结合能以及与铁原子簇的化学吸附作用能,探讨了化合物的结构特征、作用机理、授受电子的性质和取代基效应.结果表明:这些添加剂的HOMO均为带有杂原子的孤对电子的π-分子轨道,HOMO可以与金属原子的LUMO发生相互作用,HOMO的电子转移到金属原子的LUMO上形成配位键和稳定的吸附态;添加剂的LUMO均为苯环的π-共轭体系组成,可与RO·的SOMO相互作用,LUMO接受RO·的电子生成稳定的加成产物,添加剂具有授受电子性质;烷基化芳胺添加剂抗氧抗腐蚀性能与取代基的供电子效应或共轭效应有关,当供电子效应强时可以增加添加剂与RO·的结合能以及与铁原子簇的化学吸附作用能.依据计算结果可以推测8种化合物的抗氧抗腐性能由高到低顺序为:化合物Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅷ＞Ⅶ＞Ⅲ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅱ,计算结果与实验结果一致.     

CdS纳米粒子的合成及其对PTFE基粘结固体润滑涂层摩擦学性能的影响

采用液相沉淀法制备了N,N-二辛基二硫代氨基甲酸修饰的Cd S纳米粒子,利用FTIR、XRD和SEM对其形貌与结构进行了表征,并利用MHK-500A环-块摩擦磨损试验机研究了Cd S纳米粒子含量和不同润滑条件对聚四氟乙烯基粘结固体润滑涂层摩擦学性能的影响.结果表明:所合成的Cd S纳米粒子大小均匀,粒径为20~30 nm;且Cd S纳米粒子能够改善涂层的摩擦学性能,当Cd S纳米粒子的添加质量分数为5%时,涂层的摩擦学性能最佳,摩擦系数和耐磨寿命分别为0.256和490 m/μm;与干摩擦相比,RP-3航空煤油润滑下涂层具有较低的摩擦系数和较长的耐磨寿命,且航空煤油有益于涂层承载能力的提高,使涂层在1 000 N的载荷下仍具有较好的摩擦学性能.     

摩擦副材料对二烷基二硫代氨基甲酸钼添加剂摩擦学特性的影响

选择等离子喷涂钼合金层、渗氮层以及镀铬层为摩擦副材料 ,以全配方矿物基发动机油 SJ/ 5 W- 30作为基础润滑油 ,研究了上述 3种摩擦副材料对油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼 (Mo DTC)添加剂摩擦学特性的影响 .结果表明 :Mo DTC的摩擦学特性与摩擦副材料类型有关 ;采用喷钼层、渗氮层及镀铬层作为摩擦副材料 ,Mo DTC均表现出减摩和抗磨作用 ,对渗氮层的减摩抗磨效果最佳 .X射线光电子能谱分析表明 :摩擦副材料类型对添加剂中的 Mo和 S的化学状态和相对含量均有影响 ;摩擦副材料类型不同时 ,Mo DTC摩擦学行为的差异与其在磨损表面形成的 Mo S2 以及 Mo O3 、Fe S和磷酸盐等物质的含量有关     

某些含不同取代基的二苯醚型化合物极压抗磨性能研究

本文利用MQ-12型四球试验机和SRV磨损试验机对某些含不同取代基的二苯醚型化合物的极压抗磨性能进行了试验研究。结果表明,取代基的种类、数目和位置对二苯醚型化合物的极压抗磨性能都有重要的影响,2-硝基4-三氟甲基2′,4′-二氯代二苯醚有比较好的四球磨损性能,而3-三氟甲基4′-硝基二苯醚有良好的SRV极压性能,硫代磷酰胺基取代的二苯醚具有很好的极压和抗磨作用。作者指出,将含S、P、O、N不同元素的基团适当组合在同一添加剂分子中,能够控制添加剂分子与金属表面的化学反应,不使任何一个键过于活泼,因而能够抑制极压添加剂的腐蚀作用。     

润滑剂作用能力的分子轨道指数判据——润滑剂分子极性基团与金 …

采用分子轨道指数研究润滑剂分子与金属表面间相互作用的能力,通过比较键合原子净电荷以及分子间相互作用的最高占据轨道能级和最低空轨道能级的大小发现,醇和羟基化金属表面的氢键力大于酯与羟基化金属表面的氢键力。根据分子轨道能量近似原则和反应性能指数大小指数大大判断,酯和裸露的金属原子之间的作用强于醇,醇和酯复配的润滑剂通过发挥各自的优势而强化润滑剂分子与金属表面之间的作用,从而表现出协同减摩效应。     

含氮杂环衍生物的磨损定量构效关系研究

以从头计算Hartree-Fock分子轨道法计算了苯并恶唑,苯并咪唑,苯并噻唑,二氢噻唑以及哌嗪五种母核的36种含氮杂环衍生物的量子化学结构参数.依据摩擦学定量构效关系理论,采用多元线性回归法对这些化合物进行了磨损定量构效关系研究,建立了合理的预测模型.结果表明:含氮杂环衍生物作为润滑油添加剂的抗磨能力与化合物的偶极矩和总能量相关性较好,并对母核性质具有较强的依赖性.所得模型具有较好的预测能力,可用于指导新型润滑油添加剂分子的设计及合成.     

噻吩含氮衍生物在菜籽油中的摩擦学行为

利用四球摩擦磨损试验机考察了所合成添加剂[S-(2H-噻吩－2－基）甲基]N、N－二烷基二硫代氨基甲酸酯和噻吩对菜籽油摩擦学性能的影响以及添加剂结构和性能的关系,用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜观察分析了磨损表面的形貌和元素化学状态。结果表明：噻吩／菜籽油润滑剂对钢－钢摩擦副有增摩促磨作用,而噻吩氨基甲酸酯衍生物添加剂在适当浓度下可改善菜籽油的减摩抗磨性能和承载能力;含上述添加剂的菜籽油在摩擦过程中发生摩擦化学反应,生成由菜籽油甘油酯和添加剂摩擦化学反应产物组成的边界润滑膜,从而改善菜籽油的摩擦学性能。     

润滑剂作用能力的分子轨道指数判据--润滑剂分子极性基团与金属表面之间的相互作用

采用分子轨道指数研究润滑剂分子与金属表面间相互作用的能力 ,通过比较键合原子净电荷以及分子间相互作用的最高占据轨道能级 (EHOMO)和最低空轨道能级 (ELUMO)的大小发现 ,醇和羟基化金属表面的氢键力大于酯与羟基化金属表面的氢键力 .根据分子轨道能量近似原则和反应性指数大小判断 ,酯和裸露的金属原子之间的作用强于醇 ,醇和酯复配的润滑剂通过发挥各自的优势而强化润滑剂分子与金属表面之间的作用 ,从而表现出协同减摩效应 .     

油溶性二正辛基二硫代氨基甲酸铈的合成及其摩擦化学特性研究

以二正辛胺、Ｃｅ２Ｏ３和ＣＳ２为原料合成出一种新型油溶性润滑油极压抗磨添加剂二正辛基二硫代氨基甲酸铈（Ⅲ），并在环－块式摩擦磨损试验机和四球试验机上，测定了它的减摩性能、承载能力和抗磨性能等，同时还就其添加量对这些性能的影响进行了考察；利用俄歇电子能谱仪和Ｘ射线光电子能谱仪，对边界润滑状态下形成的摩擦表面膜的元素组成和化学状态进行了分析．结果表明：在给定的试验条件下，这种添加剂可以使ＩＳＯＶＧ３２石蜡基矿物油的摩擦系数明显降低，能够使这种油的初始卡咬负荷和烧结负荷分别提高２．２倍和４．７倍，可见其减摩和抗磨性能良好；在这种添加剂作用下形成的表面层内含有有机物膜、氧化物膜、化学反应膜和Ｃｅ３＋渗透层等，这是摩擦化学作用的产物     

磺酸醇胺离子液体作为水润滑添加剂的摩擦学机制研究

合成了不含卤素的磺酸醇胺离子液体(S-IL),并将其作为水基润滑添加剂进行研究. 与商用的水基润滑添加剂聚合蓖麻油酸酯(L4)进行对比,共同考察了他们在不同金属摩擦对偶上的摩擦学性能. 通过对磨斑表面的XPS测试探究了S-IL分别在钢/钢、钢/铜、钢/铝、钢/钛和钢/镁摩擦副上的润滑机理. 结果表明:所合成的磺酸醇胺离子液体在水体系中具有良好的溶解性,同时表现出一定的抗腐蚀性能. 相比于商用水基添加剂,S-IL具有优异的减摩作用和极压性能,这主要归因于离子液体分子结构中极性基团(-SOO-)在金属摩擦副表面的物理/化学吸附,以及其分子结构中含有的活性元素S和N与金属摩擦副基底发生摩擦化学反应所形成的摩擦化学反应膜.      

共价有机骨架纳米材料的制备及摩擦学性能研究

利用三聚氯氰和2,5-二氨基-苯并-二噻唑为原料，通过简单的溶剂热法反应制备了一类新型的共价有机骨架纳米材料(简称TTC)，该纳米材料具有二维的层状结构，在水和聚乙二醇400(PEG 400)混合润滑体系中呈现出良好的分散性. 摩擦学试验表明，添加质量分数为0.5% 时，TTC可显著降低钢-钢摩擦对偶上的摩擦系数和磨损体积. 摩擦学机制研究表明三嗪环和苯并噻唑环结构高的π电子云密度使TTC与金属铁原子/离子间产生强的相互作用，同时硫原子高的亲合力进一步协同形成稳定的摩擦膜，此外，TTC层间弱的范德华力降低了横向剪切强度，层内共价键保证了润滑膜的力学强度.      

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.     

二烷基二硫代磷酸镧与硼酸酯的协同减摩抗磨作用机理

用四球摩擦磨损试验机考察了油溶性二烷基二硫代磷酸镧(LaDDP)和有机硼酸酯(OB)的减摩抗磨性能，探讨了LaDPP与有机硼酸酯的协同减摩抗磨作用及其协同摩擦化学反应机理；采用X射线光电子能谱仪和俄歇电子能谱仪对比分析了磨斑表面典型元素组成、化学状态和深度分布。结果表明，LaDDP和有机硼酸酯具有优良的减摩抗磨性能，且二者具有优异的协同减摩抗磨作用，其主要原因在于稀土元素镧促进了有机硼酸酯的分解及硼的渗透，生成了由La、La2O3、B2O3、FeS、硫酸盐和磷酸盐等组成的边界润滑膜，形成了镧与硼的渗透层。     

可聚合添加剂和极压添加剂对矿物油极压抗磨和抗疲劳性能的影响

选用重极压齿轮油和二聚酸 /司本 - 80添加剂制备了多种不同配比的油样 ,进行了疲劳和胶合试验 ,同时分析了磨损表面形貌和抗磨机理 .结果表明 :聚合添加剂的耐疲劳性能较好 ,其与极压添加剂经合理复配可以更好地提高油样的耐疲劳及抗胶合综合性能 .这是两类添加剂协同作用的结果     

脂肪醇对铝—钢摩擦副的润滑作用研究

利用高速环-块摩擦磨损试验机考察了一系列脂肪醇对铝-钢摩擦副的润滑作用,研究了添加剂分子链长和添加量与润滑效果的关系,发现添加剂分子间作用力对其减摩抗磨效果具有决定影响,添加剂的润滑和抗磨功能是防护-腐蚀平衡作用的结果     

硫化异丁烯润滑机理的研究

利用程序微量四球法 ,采用硫化异丁烯作为添加剂 ,在不同条件下进行摩擦磨损试验 ;采用凝胶色谱和等离子发射光谱对摩擦产物进行定性分析 ,并采用X射线光电子能谱对钢球磨斑表面进行分析 .结果表明 :在较低载荷下无摩擦聚合物生成 ,抗磨作用归因于硫化异丁烯在摩擦副接触表面上形成的化学吸附膜和少量的摩擦化学无机反应膜 ;在中等载荷条件下 ,摩擦过程中生成的具有大分子量的摩擦聚合物起主要抗磨作用 ;在苛刻试验条件下 ,虽然有摩擦聚合物生成 ,但其无抗磨减摩作用 ,此时抗磨性主要归因于硫化异丁烯与摩擦表面反应形成的无机反应膜