【摘要】：在資源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天,水基潤(rùn)滑液憑借綠色無污染等優(yōu)點(diǎn),得到了越來越多的關(guān)注。然而,由于純水的黏度低,成膜能力差,不能滿足實(shí)際工況下對(duì)潤(rùn)滑劑的要求,因此需要加入合適的添加劑改善水基潤(rùn)滑液的性能。離子液體作為一個(gè)新興的領(lǐng)域,近年來受到了人們的廣泛關(guān)注,且試驗(yàn)證明其作為潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑劑的添加劑性能良好,因此本文選擇兩種新型離子液體:二羥乙基胺正辛酸(Bis[(2-hydroxyethyl)ammonium]caprylate,BAA)和二羥乙基胺豆蔻酸(Bis[(2-hydroxyethyl)ammonium]myristate,BAM)作為水基潤(rùn)滑液添加劑,配置不同濃度的水溶液,進(jìn)行了一系列的摩擦學(xué)試驗(yàn)研究。(1)利用四球試驗(yàn)機(jī)對(duì)兩種離子液體水溶液的摩擦磨損性能進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究,考察了離子液體濃度、轉(zhuǎn)速和載荷對(duì)減摩抗磨性能的影響,并對(duì)兩溶液的穩(wěn)定性能和極壓性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,BAM水溶液具有更好的減摩性能和潤(rùn)滑穩(wěn)定性,且在高速重載時(shí)性能穩(wěn)定;BAA水溶液在中低載荷下抗磨性能較好,但由于黏度較低、潤(rùn)滑膜較薄,在較高載荷下潤(rùn)滑膜易失效。(2)利于旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)兩溶液的流變性能進(jìn)行了分析,證明離子液體水溶液具有良好的牛頓流體特性。(3)利用接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)兩溶液的潤(rùn)濕性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)BAM水溶液的黏度較高,潤(rùn)濕性卻較好,說明黏度和潤(rùn)濕性之間無直接聯(lián)系。(4)利用納米級(jí)膜厚測(cè)量?jī)x研究了兩溶液的成膜性能,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩溶液均具有較好的成膜能力,其中BAM水溶液的成膜性能更為優(yōu)異,5%BAM水溶液的膜厚穩(wěn)定在28nm左右,高于同黏度的非離子液體潤(rùn)滑劑。本文對(duì)離子液體的研究,為探究新型水基潤(rùn)滑添加劑提供了新的方向,為今后離子液體水基潤(rùn)滑液理論與實(shí)踐的研究打下了良好的基礎(chǔ),試驗(yàn)結(jié)果表明離子液體水溶液摩擦學(xué)性能良好,具有較好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。圖51幅,表11個(gè),參考文獻(xiàn)82篇。
【圖文】：

１９２２年首次提出了邊界潤(rùn)滑理論［８］：鏈狀分子吸附于固體表面并在范德華（Ｖａｎ－ｄｅｒ逡逑Ｗａｄｓ）力作用下形成有序排列的單分子層而使摩擦副表面分隔開，從而起到潤(rùn)滑逡逑效果，其潤(rùn)滑模型如圖１－２所示。逡逑ｉｍｍｍｗｊｍｉｍｊ）逡逑圖１－２邋Ｈａｒｄｙ邊界潤(rùn)滑模型［８］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋Ｈａｒｄｙ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ逡逑邊界潤(rùn)滑中潤(rùn)滑劑分子能夠極性吸附于固體表面形成潤(rùn)滑膜，這種潤(rùn)滑膜的逡逑摩擦學(xué)特性與潤(rùn)滑劑分子和邊界層本身特性無關(guān)，而取決于潤(rùn)滑劑分子與摩擦副逡逑表面的連接強(qiáng)度，外界環(huán)境溫度、壓力和化學(xué)成分等的變化也會(huì)對(duì)邊界潤(rùn)滑膜的逡逑強(qiáng)度造成較大影響。逡逑邊界潤(rùn)滑中滑移表面間的摩擦力Ｆ可以表示為：逡逑Ｆ邋＝邋Ａ［ａｗｒｓ邋＋邋（１邋－邋0ｒｗ邋）ｒＬ邋］邋＋邋Ｆｐ邐（１－１）逡逑Ａ邋真實(shí)接觸面積；逡逑ａｗ邐固體接觸面積占真實(shí)接觸面積的比值；逡逑ｒｓ邐固體表面剪切應(yīng)力；逡逑ｒＬ——液體表面剪切應(yīng)力；逡逑Ｆ？一一犁溝效應(yīng)產(chǎn)生的阻力。逡逑此時(shí)摩擦副間的摩擦系數(shù)為：逡逑／ｂｌ邋＝＾（￣）邋＋邋（１－＾）￣邋＋邋—７邐（１－２）逡逑Ｐ邐Ｐ邋ＰＡ逡逑式中：Ｐ——平均壓力。逡逑邊界潤(rùn)滑膜主要包括物理吸附膜、化學(xué)吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜。逡逑１）

離子液體添加劑的選擇與配置邐逡逑．３離子液體添加劑的選擇逡逑本文選用質(zhì)子型季銨鹽類離子液體作為水基潤(rùn)滑液添加劑，前期研宄表明質(zhì)逡逑型季銨鹽類離子液體可生物降解甚至具有生物相容性［４６４８］，這些特性引發(fā)了人逡逑對(duì)質(zhì)子型季銨鹽類離子液體在摩擦學(xué)方面的研究。該類離子液體主要是通過脂逡逑酸和（單或雙）二羥乙基胺經(jīng)一步布朗斯特酸堿中和反應(yīng)生成［４９］，，其反應(yīng)的本逡逑是陰陽離子間質(zhì)子的快速轉(zhuǎn)移，從而在離子液體中形成作為質(zhì)子供體的脂肪酸逡逑陰離子和作為質(zhì)子受體的銨根陽離子，供體和受體之間通過氫鍵網(wǎng)絡(luò)連接，整逡逑反應(yīng)過程簡(jiǎn)單且無附加產(chǎn)物生成。逡逑近年來研究人員對(duì)質(zhì)子型季銨鹽類離子液體的合成方法和物理化學(xué)特性進(jìn)行逡逑系統(tǒng)的研究［５（）＇５４］，其主要合成路線如圖２－１所示，其中Ｒ為脂肪酸碳鏈。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O313.5;TH117.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2707362