Al2O3-SiO2復(fù)合納米顆粒作為抗磨劑的性能研究.pdf

1、近年來,我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,尤其是交通運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展使?jié)櫥秃陀推诽砑觿┑男枨罅砍掷m(xù)升高。但由于石油資源緊缺,導(dǎo)致了潤滑油需求量和供應(yīng)量之間的矛盾,這必將為我國潤滑油市場的發(fā)展帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。需油量的增加以及人們環(huán)保意識的增強(qiáng),使傳統(tǒng)的潤滑添加劑已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要,因此提高潤滑油的抗磨、減摩性能,減少摩擦磨損,降低能耗,延長機(jī)器零部件的使用壽命,減少潤滑產(chǎn)品對環(huán)境的危害成為科研人員和使用者迫切要解決的問題。
　　

2、隨著納米摩擦學(xué)的發(fā)展,納米潤滑添加劑為解決這些問題帶來了新的希望。近十年來,有關(guān)納米顆粒作為潤滑添加劑的研究和報道屢見不鮮,大量研究證明添加納米顆粒后潤滑油不僅具有明顯的抗磨減摩性能,而且具有較好的環(huán)境友好性,是傳統(tǒng)潤滑油所不能比擬的,納米顆粒作為潤滑油添加劑受到了人們的廣泛關(guān)注。
　　 本文以Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒為研究對象,重點研究了其作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。為了Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒作為抗磨劑的摩

3、擦機(jī)理進(jìn)行更加深入的研究,作者以異丙醇鋁(AIP)和正硅酸乙酯(TEOS)為主要原料,采用水熱法制備了Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒;然后又用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁鋯偶聯(lián)劑,利用表面改性和原位改性對其進(jìn)行表面改性;最終通過摩擦試驗對添加改性后Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒的潤滑油進(jìn)行了摩擦學(xué)性能研究。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒的制備:采用多種原料和方法制備了Al2O3/SiO2

4、復(fù)合納米顆粒,以粒徑和形貌為標(biāo)準(zhǔn)初步確定了制備Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒的原料和方法。通過L9(34)正交試驗考察了AL2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒中的Al2O3/SiO2摩爾比,制備前驅(qū)體所用堿的種類,分散劑用量,制備溫度四個因素對制備的影響,找出了制備Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒的最佳工藝參數(shù):Al2O3/SiO2摩爾比為1:4;分散劑用量2％;堿的種類為氨水;制備溫度220℃。并通過掃描電鏡SEM、透射電鏡。TEM、x射

5、線衍射XRD、紅外光譜分析IR、激光粒度測試等對制備出的Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒進(jìn)行了表征,結(jié)果表明,制備的Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒呈球形,粒徑在100nm以內(nèi),為無定形態(tài)。
　　 (2)Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒的表面改性:采用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁鋯偶聯(lián)劑改性劑,利用表面接枝改性和原位改性的方法,對Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒進(jìn)行表面改性。通過L9(34)正交試驗分別找出了表面接枝改性、原位改

6、性的最佳工藝參數(shù):表面接枝改性中,Al2O3/SiO2摩爾比為1:4,鈦酸丁酯偶聯(lián)劑,用量為3wt％,pH值為7;原位改性中,Al2O3/SiO2摩爾比為1:4,硅烷偶聯(lián)劑,用量3wt％,改性溫度220℃。并對Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒進(jìn)行了SEM、Zeta電位測試、XRD、IR測試。結(jié)果表明,改性后的Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒為球形,粒徑均勻且在100nm以內(nèi),為無定形態(tài),在潤滑油中具有良好的分散穩(wěn)定性。
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7、3)Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒的摩擦學(xué)性能研究:利用萬能摩擦磨損試驗機(jī),通過四球試驗和止推圈試驗,從摩擦系數(shù)、磨斑直徑、磨損量、摩擦表面形貌等方面對Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了分析評價,并與單一的Al2O3和SiO2納米顆粒進(jìn)行比較。結(jié)果表明:添加了納米顆粒的潤滑油較沒有添加的摩擦學(xué)性能得到了明顯的改善;四球試驗和止推圈試驗都證明Al2O3/SiO2復(fù)合納米顆粒作為潤滑油添加劑存在一個最佳添加濃度,為0.5w