納米LaF3的表面改性及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、本論文的主要工作是以氟化鑭（LaF3）納米顆粒為基體，針對LaF3在水中難分散的問題，將LaF3修飾到氧化石墨烯（GO）的表面，制備一種新型的水基LaF3-GO納米復(fù)合潤滑添加劑。一方面，利用 GO表面的含氧官能團(tuán)，實(shí)現(xiàn) LaF3納米顆粒在水中的分散；另一方面，利用 LaF3納米顆粒和GO的協(xié)效作用提高復(fù)合物的摩擦學(xué)性能。另外，針對LaF3納米顆粒團(tuán)聚和分散的問題，基于不同的基礎(chǔ)油分別選擇3-（七氟異丙氧基）丙基三乙氧基硅烷（HFIPP

2、TS）和磷酸三丁酯（TBP）對LaF3納米顆粒表面進(jìn)行修飾，制備了HFIPPTS-LaF3和TBP-LaF3納米顆粒。主要利用修飾劑對納米顆粒表面進(jìn)行改性，改善LaF3納米顆粒之間的團(tuán)聚，提高LaF3納米顆粒在基礎(chǔ)油中的分散性；同時，利用修飾劑和納米顆粒之間的摩擦協(xié)同作用提高 LaF3納米顆粒在基礎(chǔ)油中的摩擦學(xué)性能。分別通過X射線粉末衍射儀（XRD）、傅立葉變換紅外光譜儀（FT-IR）、透射電子顯微鏡（TEM）等多種現(xiàn)代表征測試儀器對L

3、aF3-GO、HFIPPTS-LaF3和TBP-LaF3三種產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表征。利用四球摩擦機(jī)對三種產(chǎn)物作為潤滑添加劑的摩擦學(xué)性能進(jìn)行考察，并且利用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線光電子能譜（XPS）對磨斑的形貌和磨斑表面的元素進(jìn)行分析，確定了摩擦機(jī)理。主要研究內(nèi)容如下：
　　1. LaF3-GO納米復(fù)合物的制備及其在水中的摩擦學(xué)性能研究
　　通過簡單的溶液法制備了LaF3-GO納米復(fù)合物，形貌和結(jié)構(gòu)表征結(jié)果表明LaF

4、3納米顆粒利用靜電作用力與GO納米片結(jié)合在一起。通過四球摩擦磨損機(jī)考察了LaF3-GO納米復(fù)合物在水中的摩擦學(xué)性能，結(jié)果表明，LaF3-GO的最佳添加量為1.5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），在此條件下，其摩擦系數(shù)和磨斑直徑與添加1.5%GO納米片和純水的相比都較小。并且，LaF3-GO納米復(fù)合物將水的抗承載能力由50N提高到400N，而添加GO納米片的抗承載能力為200N。SEM結(jié)果表明，添加LaF3-GO的磨斑表面較光滑犁溝較淺，顯示出良好的抗磨性

5、能。EDS和XPS結(jié)果表明，LaF3-GO顯示出的良好的減摩和抗磨性能，可能因?yàn)槠涑练e在摩擦副表面，形成GO、FeF3和LaF3的保護(hù)膜。
　　2. HFIPPTS-LaF3納米顆粒的制備及其作為氟硅油添加劑的摩擦學(xué)性能研究
　　通過表面修飾技術(shù)制備了HFIPPTS修飾的LaF3納米顆粒。形貌和結(jié)構(gòu)表征結(jié)果表明，HFIPPTS修飾并未改變LaF3的晶型，且HFIPPTS修飾后LaF3團(tuán)聚減弱，樣品由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?。并且HFI

6、PPTS作為修飾劑能夠提高LaF3納米顆粒在氟硅油中的分散性。通過四球摩擦磨損機(jī)對HFIPPTS-LaF3納米顆粒作為氟硅油添加劑的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了考察，結(jié)果表明，HFIPPTS-LaF3的最佳添加量為0.08%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。在此條件下，HFIPPTS-LaF3納米顆粒表現(xiàn)出很好的抗磨性能，其磨斑直徑明顯小于純氟硅油的磨斑直徑，尤是當(dāng)載荷分別為500N、600N和700N時，磨斑直徑分別下降17%、43%和42%。XPS結(jié)果表明，HFI

7、PPTS-LaF3顯示出的良好的抗磨性能，可能是因?yàn)槠涑练e在摩擦副表面，形成Fe2O3、FeF3、La2O3和LaF3的保護(hù)膜。
　　3. TBP-LaF3納米顆粒的制備及其作為液體石蠟添加劑的摩擦學(xué)性能研究：
　　通過表面修飾技術(shù)制備了TBP修飾的LaF3納米顆粒。形貌與結(jié)構(gòu)表征結(jié)果表明，TBP修飾并未改變LaF3的晶型，且TBP修飾后LaF3團(tuán)聚減弱。并且TBP作為修飾劑能夠提高LaF3納米顆粒在液體石蠟中的分散性。通過