【摘 要】
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传统润滑剂大多含有磷、硫、氯等有害元素,其广泛使用受到限制,且难以满足日益苛刻的工作条件,因此制备新的更有效的绿色润滑剂已提上日程。离子液体(Ionic Liquids,ILs)是一类热稳定性较好、不易燃、高极性液体,不易挥发,它在润滑领域展现出极好的润滑性能,但是存在合成过程繁琐、毒性不明、价格昂贵、产率低等弊端,不利于工业化大规模的生产,因此,合成简单、低成本、低毒性还能生物降解的低共熔溶剂(
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传统润滑剂大多含有磷、硫、氯等有害元素,其广泛使用受到限制,且难以满足日益苛刻的工作条件,因此制备新的更有效的绿色润滑剂已提上日程。离子液体(Ionic Liquids,ILs)是一类热稳定性较好、不易燃、高极性液体,不易挥发,它在润滑领域展现出极好的润滑性能,但是存在合成过程繁琐、毒性不明、价格昂贵、产率低等弊端,不利于工业化大规模的生产,因此,合成简单、低成本、低毒性还能生物降解的低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DES)成为研究的重点。本文制备了左旋肉碱系列的DES代替传统ILs有望成为新一代绿色、高性能润滑剂,并探究其应用前景。通过分析DES以及润滑油、石墨烯与DES复合润滑剂等方面的性能研究,结果如下:(1)用合成法制备了四种不同阴阳离子互配的DES(左旋肉碱-没食子酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸)。并进行了红外光谱扫描和热稳定性测试,发现合成的DES中均含有合成原料的主要元素,溶剂成功合成;四种DES均有较好的热稳定性,在600℃时,质量均有剩余,且剩余量排序为没食子酸>水杨酸>苹果酸>柠檬酸,说明其适合在高温环境下使用。(2)借助盘销式摩擦试验机,采用往复摩擦方式,Si3N4小球作为对磨球探究不同DES作为润滑剂时在316、铜、铝和钛合金四种金属基底上的润滑摩擦效果,综合摩擦系数、磨痕形貌、SEM、XPS、磨痕磨损体积变化等数据分析表明苹果酸、柠檬酸的润滑效果突出,其主要润滑机理是DES在摩擦过程中形成有效地物理吸附保护膜和摩擦化学反应膜,生成了更加复杂的含铁化合物润滑涂层,二者共同作用增加了润滑性能,且在Cu、316基体上润滑效果尤为突出。(3)分别将20%、50%的苹果酸和没食子酸作为齿轮用润滑油的添加剂,制得复合型润滑剂,在316基体上测试润滑性能,发现没食子酸作为添加剂时基体的摩擦系数、磨痕宽度深度、磨损体积等方面都优于纯润滑油,尤其是润滑油+20%没食子酸尤为突出,证明DES作为基础油添加剂使用是有应用前景的。(4)DES作为基础油,0.1%、0.3%石墨烯分别作为苹果酸和柠檬酸的添加剂,制得四种复合润滑剂,并进行测试润滑、摩擦磨损性能。结果表明,DES在起到润滑作用的同时石墨烯可以吸附在磨痕的表面上,形成了起保护作用的保护膜,降低摩擦的系数、减小磨损体积量。本项研究表明以DES作为绿色润滑剂,且DES制备简单,可生物降解,成本相对低,利于工业化生产,将极大地改善润滑剂性能。
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