本文關(guān)鍵詞：生物柴油組分的潤滑性能及其在鐵表面吸附行為模擬探究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：越來越嚴格的排放法規(guī)要求降低柴油中的硫含量。加氫精制脫硫時柴油中的極性潤滑物質(zhì)很容易被脫除,導(dǎo)致柴油的潤滑性變差。因此尋求合適的添加劑以改善低硫柴油的潤滑性成為必要。生物柴油是飽和/不飽和脂肪酸酯的多元混合物,具有優(yōu)良的潤滑性能。本文為了更好地理解脂肪酸酯作為低硫柴油潤滑添加劑時的工作機理及影響因素,在四球摩擦磨損試驗機上進行了不同酯類化合物的潤滑性能試驗;采用Materials Studio軟件模擬不同酯類在鐵表面的吸附行為,探討脂肪酸甲酯碳鏈長度、碳碳雙鍵個數(shù)和極性羥基對其潤滑性能的影響。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)將肉豆蔻酸甲酯(C14:0)、棕櫚酸甲酯(C16:0)、硬脂酸甲酯(C18:0)、油酸甲酯(C18:1)、亞油酸甲酯(C18:2)、亞麻酸甲酯(C18:3)、蓖麻油酸甲酯(C18:1OH)、蓖麻油生物柴油和大豆油生物柴油分別按照1.0%、2.0%、3.0%和5.0%的體積分數(shù)添加到低硫柴油中,在四球機上進行摩擦磨損試驗。結(jié)果表明生物柴油和各脂肪酸甲酯均能使試球磨斑直徑減小,且添加比例越大,潤滑效果越明顯。生物柴油對低硫柴油的潤滑改善效果均比脂肪酸甲酯單質(zhì)好。對于飽和脂肪酸甲酯,其潤滑改善效果為C18:0C16:0C14:0,即碳鏈長度越長,其潤滑性能越好。對于C18系列脂肪酸甲酯,潤滑改善效果為C18:1 OHC18:3C18:2C18:1C18:0,即C=C雙鍵個數(shù)越多,潤滑性能越好,且含羥基-OH的脂肪酸甲酯潤滑性能更優(yōu)。(2)利用Materials Studio軟件模擬C14:0分子體系在不同鐵表面Fe(100)、Fe(110)和Fe(111)上的吸附行為,依據(jù)單位面積吸附能大小確定Fe(110)表面最有利于脂肪酸甲酯分子吸附。(3)對飽和脂肪酸甲酯C14:0、C16:0和C18:0在Fe(110)表面的吸附行為分別進行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動力學模擬。蒙特卡洛模擬表明,碳鏈長度的增加可以有效增加單分子在鐵表面的吸附能。分子動力學模擬表明,各飽和脂肪酸甲酯分子體系與鐵表面的吸附能相近;但隨著碳鏈長度增加,吸附膜內(nèi)聚能中的范德華能量項的增加,吸附膜的穩(wěn)定性和致密性增加,與長碳鏈脂肪酸甲酯更能有效改善低硫柴油潤滑性能的結(jié)論相一致。(4)對不飽和脂肪酸甲酯C18:1、C18:2、C18:3和C18:1 OH在Fe(110)表面的吸附行為分別進行蒙特卡洛單分子吸附模擬和分子體系的分子動力學模擬。蒙特卡洛模擬表明,C18:1、C18:2和C18:3的單分子吸附能相近;具有更強極性的羥基-OH使C18:1 OH的單分子吸附能明顯提高。分子動力學模擬表明,各不飽和脂肪酸甲酯分子體系與鐵表面的吸附能相近;吸附膜內(nèi)聚能的范德華能量項因相對分子量接近而變化不大,但由分子極性引起的靜電能顯著變化,由模擬得到的不飽和脂肪酸甲酯在Fe(110)表面吸附膜的內(nèi)聚能排序為:C18:1OHC18:3C18:2C18:1,這與不飽和脂肪酸甲酯改善低硫柴油潤滑性能表現(xiàn)一致。
【關(guān)鍵詞】：生物柴油 脂肪酸甲酯 潤滑性能 吸附行為 分子模擬
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE667
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 生物柴油的制備12
• 1.3 生物柴油的特性12-14
• 1.4 柴油及生物柴油潤滑性能研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4.1 柴油潤滑性能研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.2 生物柴油潤滑性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 分子模擬基礎(chǔ)與模擬軟件19-33
• 2.1 分子模擬基礎(chǔ)19-25
• 2.1.1 分子模擬簡介19-20
• 2.1.2 分子力學簡介20-21
• 2.1.3 分子動力學簡介21-24
• 2.1.4 蒙特卡洛模擬簡介24-25
• 2.2 分子模擬軟件Materials Studio25-27
• 2.3 表面吸附模擬研究現(xiàn)狀27-28
• 2.4 最優(yōu)吸附晶面的選擇28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 潤滑性能實驗基礎(chǔ)33-39
• 3.1 實驗原料及試劑33-35
• 3.2 主要實驗儀器35-38
• 3.2.1 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS35-36
• 3.2.2 四球摩擦磨損試驗機36-38
• 3.2.3 光學數(shù)碼顯微鏡38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 飽和脂肪酸甲酯的潤滑性能及模擬研究39-55
• 4.1 飽和脂肪酸甲酯潤滑性能實驗39-42
• 4.2 飽和脂肪酸甲酯吸附模擬研究42-53
• 4.2.1 表面吸附模型構(gòu)建及計算方法43-45
• 4.2.2 飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附構(gòu)型45-48
• 4.2.3 飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附能48-49
• 4.2.4 飽和脂肪酸甲酯分子在Fe(110)表面的吸附成膜49-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 第五章 不飽和脂肪酸甲酯的潤滑性能及模擬研究55-69
• 5.1 不飽和脂肪酸甲酯潤滑性能實驗55-56
• 5.2不飽和脂肪酸甲酯吸附模擬研究56-65
• 5.2.1 不飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附構(gòu)型56-59
• 5.2.2 不飽和脂肪酸甲酯單分子在Fe(110)表面的吸附能59-60
• 5.2.3 不飽和脂肪酸甲酯分子在Fe(110)表面的吸附成膜60-65
• 5.3 生物柴油的潤滑性能實驗65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 全文總結(jié)與展望69-72
• 6.1 全文總結(jié)69-70
• 6.2 工作展望70-72
• 參考文獻72-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文78

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本文編號：390325