氮杂环衍生物水基润滑添加剂的合成及其性能研究

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1、中南大学硕士学位论文第一章绪论1．1前言第一章绪论弟一早珀下匕摩擦学是“研究相互接触，相对运动表面的摩擦、磨损与润滑"。摩擦是现象，它消耗了世界上一次性能源的l／3以上；磨损是摩擦的结果，是材料与机械设备失效的3种主要形式之一：润滑是降低摩擦、磨损的方法，是减小摩擦、降低或避免磨损的最有效手段【1J。摩擦学涉及到力学、热力学、化学、机械、物理和材料学等多个领域llJ。在1997年伦敦的世界摩擦学大会上，Dowson全面总结了19世纪和20世纪摩擦与润滑领域所取得的重要成就。关于止推轴承、滚动摩擦、Hertz接触应力、Reynolds润滑方程和倾斜瓦止推轴

2、承德研制是19世纪摩擦、磨损与润滑研究领域的最主要成就12～31。LeonardodaVinci第一个对摩擦提出科学论断，认识到摩擦力与载荷成正比而与名义接触面积无关，建立了摩擦的基本概念14J。1935年F．P．Bowden开始使用粘着磨损概念研究干摩擦，提出摩擦理论。1956年Bowden和Tabor提出了粘着摩擦理论，认为摩擦、磨损与润滑过程都发生在表面与界面15J。进入20世纪60年代，现代工业的发展及表面科学的迅速崛起，推动了润滑及材料磨损的研究，极大地促进了摩擦学的发展。从80年代起，摩擦学从传统的机械学和力学转向新型润滑与保护材料、磨损及摩

3、擦化学与物理研列6J。1．1．1润滑剂的作用润滑剂的最重要功能是减少摩擦和磨损，在某些情况下，只有当润滑剂存在时两个支撑面才有可能进行相对运动。在节省能源和资源以及减少排出物成为中心的环境问题时代，润滑剂日益引起社会的关注。从上个世纪80年代开始，人们的思维方式开始有重大转变，即认为润滑剂也是机械零件家族的一员，使润滑剂与机器有了血肉亲情。这种思维方式的重大转变，带来了机械设计的创新。这种创新还包括在设备的研制阶段就进行系统的摩擦学设计而不是像以前一样，总是把摩擦学问题放到设计的后期处理。科学研究表明，西方工业化国家如果将现代摩擦学知识即摩擦、磨损和润滑

4、科学合理而恰到好处地应用于润滑过程，则可节省能源达国内生产总值的0．4％I71。根据最新统计数据，在世界最大的7个润滑剂消费国家中，就有3个国家在亚洲。这7个国家分别是：美国(21．7％)、中国中南大学硕士学位论文第一章绪论(9．8％)、日本(5．3％)、俄罗斯(4．2％)、巴西(3．4％)、印度(3．0％)和德N(2．9％)，占据了世界润滑剂消耗量的一半以上。美国仍然是世界最大的润滑油消耗国家，占了世界润滑油消耗的1／5。据预测，如果中国经济仍能保持目前的增长速度，到2020年中国将会超过美国成为世界最大的润滑油消费国家，世界主要地区润滑剂市场如表1．

5、1【8．91。表1．1世界主要地区润滑剂市场Table1．1Lubricantmarketoftheworld1．1．2矿物油基润滑剂润滑剂的广泛使用延长了机器的寿命，在其大量被使用的同时，它的使用也带来一个严重的负面影响，就是对环境的污染。传统的润滑剂绝大多数以矿物油作为基础油。由于运输、泄露、溅射、自然更换等原因，润滑剂不可避免地被排放到环境中，尤其是在森林、水源、农田、矿山等敏感区域【l叫¨。在某些特殊使用场合，如金属加工油、链锯油、舷外二冲程发动机油及开式齿轮油等开放系统或一次性循环系统，由于使用、泄漏等原因，润滑油将直接排放到环境中。而矿物基润

6、滑油在自然环境中可生物降解能力很差，滞留时间长，在环境中积聚并对生态环境造成污染。据报道【12~16J，全世界每年约有(500～1000)×104t的石油基化学品进入生物圈。即使在润滑剂回收利用率高(大于60％)的国家，仍有40／o,-,10％的润滑剂进入环境，仅欧共体每年就有60x104t润滑剂进入环境。德国每年渗入土壤中的链锯油高达0．5万t，在美国废润滑剂中约有32％直接排放到环境中去。美国环保局编著的《水质评价标准》指出：现场和实验室的观测都证明，油对水生物有急性致死毒性，也有长期亚致死毒性(亚致死毒性的意义是：不会导致生物立即死亡，但破坏了生物

7、的正常生态)。水中含油10mg／L，就可以使海洋植物群死亡，含油300mg／L就可以使淡水鱼死亡，油浓度达到0．1mg／L就可以使比目鱼幼体产生变形和失去活力，含油浓度达到10-4_10以mg／L就可以使藻类的细胞分2中南大学硕士学位论文第一章绪论裂受到限制和延误。同时在原油中存在致癌的高沸点多芳烃化合物3，4．苯并砒，且生物降解速度慢，从而可产生累积生态毒性，危及人类身体健康。这己引起多国政府部门的关注，如德国、瑞士、意大利、美国等等纷纷立法以限制油品的排放及污染117J。同时各国也开始了“环境友好"、“可生物降解"的绿色润滑剂的研究，并开始出现绿色润

8、滑剂的相关统一标志及标准。当前较有影响力的是德国的“蓝色天使"，它建于1977年