基础油中的摩擦学复合效应

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1、第23卷第3期摩擦学学报Vol23,No32003年5月TRIBOLOGYMay,2003一种新型S-N添加剂与磷酸三甲酚酯在500N加氢基础油中的摩擦学复合效应11123詹威强,宋玉萍,任天辉,刘维民,冯铱(1.上海交通大学化学化工学院,上海200240;2.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000;3.中国石油兰州润滑油研究开发中心,甘肃兰州730060)摘要:合成了一种新型S2N无灰添加剂(DBTT);利用四球摩擦磨损试验机考察了单剂DBTT、磷酸三甲酚酯(TCP)以及含不同质量比的DBTT和TCP的复合添加剂在500N加氢

2、基础油中的摩擦学性能;用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了磨损表面形貌和元素化学状态.结果表明:合成的DBTT在500N加氢基础油中有良好的溶解性;所考察的添加剂都能有效提高基础油的承载能力;在一定条件下单剂DBTT和TCP能够有效提高基础油的减摩和抗磨性能;DBTTöTCP复合剂在基础油中表现出协同抗磨效应和增摩效应.含上述添加剂的500N加氢油在摩擦过程中发生摩擦化学反应,生成混合边界润滑膜,从而起减摩抗磨作用.关键词:加氢基础油;S2N型添加剂;磷酸三甲酚酯(TCP);摩擦学性能;协同效应中图分类号:O623.626;TH117.2文献标识码:A文章

3、编号:100420595(2003)0320221205加氢基础油常被用作高档润滑油的基础油.由于1实验部分其独特的优越性,加氢基础油在新一代车用润滑油及其它高性能润滑油的研制开发中得到了重点关注.但1.1制备加氢基础油对极性物质的溶解性较差,因此急需开发采用商品分析纯试剂合成DBTT,合成方法详见适用于加氢基础油的新型添加剂,以促进加氢基础油文献[6],通过红外光谱(IR)、核磁共振氢谱[1,2][3～5]的工业应用.研究表明,S2P2N型添加剂由于(1HNMR)和元素分析确定合成产物为目标化合物,同时含有S、P及N等活性元素,能有效提高基础油其结构式如下:的

4、极压、抗磨、减摩以及抗氧化等性能.目前,主要通过2种途径来制备S2P2N型添加剂:一是通过适宜的分子设计,在同一分子中同时引入S、P及N等活性元素,合成S2P2N型单剂;二是通过分子间复配,将分别含S、P及N活性元素的单剂通过适当调配得到含有S、P及N活性元素的S2P2N型复合添加剂.本文作者立足于前一种途径,采用化学合成方法制备磷酸三甲酚酯(TCP)为市售化学纯试剂,基础了新型S2N无灰添加剂2,42双(N,N2二丁基二硫代油为兰州炼油厂产500N加氢基础油(HBO).油样编氨基甲酸酯)262N,N2二丁氨基21,3,5,2均三嗪号及油样中DBTTöTCP的质

5、量比见表1,所用油样(DBTT),并在控制全部添加剂质量分数为1.0%的中DBTT和TCP的总质量分数为1.0%,二者在条件下,考察了单剂DBTT、传统含磷添加剂TCP以500N加氢基础油中均具有良好的溶解性.及不同DBTTöTCP质量比的S2P2N型复合添加剂1.2摩擦磨损试验在500N加氢基础油中的摩擦学性能.在MMW21型立式万能摩擦磨损试验机上测定基金项目:国家自然科学基金资助项目(20272036);教育部高校骨干教师资助计划项目(2000).收稿日期:2002207226;修回日期:2002209225ö联系人任天辉,e2mail:thren@sjt

6、u.edu.cn.作者简介:任天辉,男,1965年生,博士,教授,目前主要从事润滑材料摩擦化学和应用有机化学研究.222摩擦学学报第23卷比变化对复合剂承载能力的影响不大.表1油样编号及配方图1给出了载荷分别为392N和196N时不同Table1Formulationsofoilsamples油样润滑下长磨60min时的钢球表面磨斑直径随MassratioofFormulationö%SamplesDBTTöTCPDBTTöTCP质量比变化的关系曲线.可见:在196NDBTTTCPHBOHBO0∶00.000.00100.00载荷下,单剂DBTT、TCP以及复合

7、剂对500N加氢DBTT1∶01.000.0099.00油抗磨作用影响不大;在392N载荷下,单剂DBTTB11∶10.500.5099.00B21∶30.250.7599.00B31∶50.170.8399.00B41∶80.110.8999.00TCP0∶10.001.0099.00#油样的减摩性能.在测定摩擦系数之前,首先用26白油进行1h长周期磨损试验,使钢球产生1个基础磨斑,然后在基础磨斑上进行逐级加载试验,同时测量并记录每一级载荷下的摩擦系数;按SHöT0189292标准测定油样的WSD值,测定条件:转动速度为1200römin,时间60min,载荷

8、392N,温度为75℃;