硫氮型苯硼酸酯的制備及摩擦學(xué)性能圖5彩印

1、基金項(xiàng)目：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201510057031）作者簡(jiǎn)介：張冠軍(1983)，男，博士生，Email：champion927@。硫氮型苯硼酸酯的制備及摩擦學(xué)性能（圖5彩印）張冠軍1，衣守志，衣守志1，張晨曦晨曦1，肖早早，肖早早1，郜，郜鵬2（1.天津科技大學(xué)化工與材料學(xué)院，天津3004572.天津舜能潤(rùn)滑科技股份有限公司，天津300384）摘要：以二正辛胺和二硫化碳為原料合成含S、N的長(zhǎng)鏈醇作為中間體，再與苯硼酸

2、反應(yīng)合成一種硫氮型苯硼酸酯潤(rùn)滑油添加劑，通過(guò)紅外光譜分析對(duì)中間體和合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了元素分析。對(duì)合成產(chǎn)物的水解穩(wěn)定性和在全合成基礎(chǔ)油聚α烯烴（PAO）中的油溶性進(jìn)行分析。采用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)其在PAO基礎(chǔ)油中的極壓性、抗磨性和減摩性能進(jìn)行測(cè)試。采用掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDS）對(duì)四球試驗(yàn)的鋼球摩擦面進(jìn)行分析。結(jié)果表明：水解時(shí)間超過(guò)180h，具有良好的水解穩(wěn)定性；添加比例小于2.5%時(shí)，在PAO中完全溶

3、解。添加量2.5%時(shí)，最大無(wú)卡咬負(fù)荷(PB)值1100N，比基礎(chǔ)油增加了181％；磨斑直徑(WSD)最小，達(dá)到0.48mm比基礎(chǔ)油下降30.4%；平均摩擦系數(shù)0.087，比基礎(chǔ)油下降21.6%。說(shuō)明硫氮型苯硼酸酯在PAO中表現(xiàn)出良好的極壓性能、抗磨性能和一定的減摩性能。摩擦面磨損顯著下降，摩擦面形成了含S、N、B的復(fù)合保護(hù)層。關(guān)鍵詞：硼酸酯；極壓抗磨劑；摩擦學(xué)性能；水解穩(wěn)定性；全合成基礎(chǔ)油中圖分類(lèi)號(hào)：U473.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

4、StudyonPreparationTribologicalPropertiesofSNcontainingPhenylBateEsterAbstract：AlongchainalcoholswithSNwassynthesizedbydinoctylaminedisulfidecarbonasintermediate.Whichreactedwithbenzenebicacidanewtypeofnitrogensulfurconta

5、iningphenylboniclubricatingoiladditivewassynthesized.Thestructureoftheintermediatethesyntheticproductwasacterizedbyinfraredspectroscopy.elementalanalysiswasusedtotestthesyntheticproduct.Thehydrolysisstabilitytheoilsolubi

6、lityinthesyntheticbaseoil(PAO)ofthesyntheticproductwereevaluated.ThetribologicalperfmanceofthesyntheticproductwhichwasaddedinthePAOwastestbyfourballfrictionweartestingmachine.Scanningelectronmicroscopy(SEM)energyspectrom

7、eter(EDS)wasusedtoanalysisthefrictionsurfaceofsteelballs.Theresultsareasfollows:thetimeofhydrolysiswasmethan180h.ThesyntheticproductcouldcompletelydissolvedinthePAOwhentheadditiveratiowaslessthan2.5%.Whentheaddingproptio

8、nwas2.5%thePBwas1100Nincreasedby181%.TheWSDreachedtheminimum(0.48mm)whichwasreduced30.4%.theaveragefrictioncoefficientwasreduced21.6%to0.087.Thesyntheticproductshowedgoodantiextremepressureantiwearperfmanceantifrictionpe

9、rfmance.Theresultsshowthatthewearingofthefrictionsurfacewasdecreasedsignificantlywhenthesyntheticproductwasadded.ThefrictionsurfacefmedbyacompositecoatingwhichcontainingSNB.Keywds：bateester；antiwearagent；Tribologicalperf

10、mance；hydrolyticstability；syntheticbaseoilFoundationitem:Nationalstudentsprogramfinnovationentrepreneurshiptraining(201510057031)硼酸酯作為新型潤(rùn)滑油添加劑不僅具有良好的抗磨作用，還表現(xiàn)出其他優(yōu)異的性能，比如：減摩、抗腐蝕、抗氧化、無(wú)毒無(wú)臭等[13]，是公認(rèn)的綠色環(huán)保型潤(rùn)滑油添加劑。普通的硼酸酯因其分子中有缺失

11、電子的硼原子，易受水分子的攻擊而使其水解[45]，導(dǎo)致潤(rùn)滑油的抗磨性能下降，影響硼酸酯在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用。因此，水解穩(wěn)定性好的硼酸酯是研究重點(diǎn)。改變硼酸酯的結(jié)構(gòu)，在其中引入N元素或苯環(huán)、長(zhǎng)鏈烷基等[67]可使分子的空間位阻增大，避免硼原子的空間軌道受到水分子的進(jìn)攻，從而提高硼酸酯的抗水解性能。另外，在一些特殊領(lǐng)域，必須采用全合成基礎(chǔ)油聚α烯烴（PAO）為主要成分來(lái)調(diào)和潤(rùn)滑油，而且對(duì)潤(rùn)滑油的極壓性有較高的要求。但是傳統(tǒng)的極壓抗磨添加劑往往與

12、PAO基礎(chǔ)油的相溶性不好，添加量大時(shí)易出現(xiàn)渾濁和析出，影響潤(rùn)滑油的過(guò)濾性和清潔性，添加量小時(shí)又不能滿(mǎn)足潤(rùn)滑油極壓抗磨性能的要求。有機(jī)硼酸酯由于其酯類(lèi)結(jié)構(gòu)可以與PAO基礎(chǔ)油具備良好的相溶性，但是其極壓抗磨性能弱于傳統(tǒng)極壓抗磨用保鮮膜密封起來(lái)，使樣品的測(cè)試環(huán)境濕度達(dá)到95％以上。將其放入到烘箱中，控制烘箱溫度為（502）℃，開(kāi)始測(cè)定后，每小時(shí)觀察一次并做記錄，若觀察到樣品中出現(xiàn)沉淀或渾濁就說(shuō)明硼酸酯已經(jīng)水解，記錄水解時(shí)間來(lái)判斷水解穩(wěn)定性。1

13、.4添加劑的油溶性實(shí)驗(yàn)添加劑的油溶性實(shí)驗(yàn)分別將合成的SNBA按照基礎(chǔ)油質(zhì)量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%比例加入PAO基礎(chǔ)油中，升溫到60℃，恒溫?cái)嚢?h，冷卻到室溫后觀察其狀態(tài)，密封靜置每5d觀察1次，持續(xù)30d。若油樣呈現(xiàn)均勻透明無(wú)沉淀則說(shuō)明添加劑具有良好的油溶性；若油樣變渾濁或有沉淀則說(shuō)明添加劑的油溶性差。1.5摩擦磨損實(shí)驗(yàn)?zāi)Σ聊p實(shí)驗(yàn)采用MRS10D型四球機(jī)測(cè)試極壓性能，采用MMW1B型萬(wàn)能摩擦磨損

14、試驗(yàn)機(jī)測(cè)試抗磨性能和減摩性能。所用鋼球材料為GCr15，直徑12.7mm。1.5.1極壓性能極壓性能按照國(guó)標(biāo)GB3142—82方法進(jìn)行測(cè)定，主要條件為：轉(zhuǎn)速1450rmin，測(cè)試時(shí)間10s，室溫下進(jìn)行，測(cè)試項(xiàng)目是最大無(wú)卡咬負(fù)荷（PB值）。1.5.2抗磨性能抗磨性能依據(jù)石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SHT0189—92方法進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定條件為：轉(zhuǎn)速1200rmin，載荷392N，測(cè)試時(shí)間60min，溫度（752）℃。通過(guò)測(cè)量磨斑直徑（WSD）來(lái)評(píng)價(jià)抗磨

15、性能。1.5.3減摩性能測(cè)試條件為：轉(zhuǎn)速1200rmin，載荷392N，測(cè)試時(shí)間60min，室溫。記錄摩擦系數(shù)的變化來(lái)評(píng)價(jià)減摩性能。1.5.4摩擦面分析采用掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDS）對(duì)鋼球的摩擦面進(jìn)行分析。觀察摩擦面的磨損情況，對(duì)摩擦面元素進(jìn)行分析。2結(jié)果與討論2.1產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征2.1.1中間體CNS的結(jié)構(gòu)表征圖3是合成中間體CNS的紅外光譜圖。987.52cm1處是CS鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰；1217.04cm1處是

16、C=S鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰；1485.14cm1處是CN鍵的不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)；3411.95cm1處是羥基的振動(dòng)吸收峰，羥基是目標(biāo)產(chǎn)物的特征官能團(tuán)。由此可判斷合成了中間體CNS。40003500300025002000150010005000.750.800.850.900.951.00透過(guò)率%波數(shù)cm1中間體Ⅱ3411.952958.692869.981485.14738.711217.04987.52圖3中間體CNS的紅外光譜圖Fig.