新型硫,氮雜環(huán)有機(jī)硼酸酯的制備及其摩擦化學(xué)研究.pdf

1、隨著環(huán)保要求日益的提高，對潤滑油添加劑的的發(fā)展方向提出了新的發(fā)展方向，即向無灰無磷方向發(fā)展，其中含S，N雜環(huán)衍生物和硼酸酯衍生物用作極壓抗磨添加劑成為目前研究的熱點(diǎn)。本文通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把含S、N活性元素的噻唑雜環(huán)引入到有機(jī)硼酸酯中，設(shè)計(jì)制備了十一種新型含噻唑雜環(huán)的有機(jī)硼酸酯添加劑，使用四球機(jī)考察了它們的摩擦學(xué)性能，并考察了部分添加劑和傳統(tǒng)添加劑ZDDP復(fù)配后的協(xié)同效果；另外還采用 SEM、AFM、XPS、XANES等表面分析方法對不同系

2、列的添加劑的摩擦學(xué)機(jī)理也進(jìn)行了研究。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1.制備了兩種硼酸甘油酯噻二唑類衍生物添加劑BBBD和BBOE，并用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)考察了它們在礦物油中的摩擦學(xué)性能。此處圖片省略
　　合成的兩種硼酸甘油酯噻二唑類極壓抗磨添加劑在油溶性和水解穩(wěn)定性方面有了一定的改善，且在較低的濃度0.25 wt.％下，兩種添加劑都已經(jīng)體現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨性能和減摩性能； XANES分析結(jié)果表明，摩擦膜的主要組分硫化亞鐵和硼

3、酸鹽，從摩擦磨損性能可知此組分為有效的邊界潤滑膜。
　　2.合成了兩種N-烷基二乙醇胺硼酸酯噻二唑衍生物添加劑N-十八烷基二巰基噻二唑硼酸酯（代號 BPTT）以及 N-辛烷基二巰基噻二唑硼酸酯（代號 BPCD），并考察了這兩種添加劑在鋰基脂中的摩擦磨損性能。另外，還單獨(dú)考察了BPTT和ZDDP復(fù)配在可生物降解基礎(chǔ)液中的摩擦學(xué)性能，并通過 XPS對摩擦膜的組成進(jìn)行了分析，且用X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜對B和S元素的K邊進(jìn)行分析，探究了復(fù)

4、配后的摩擦化學(xué)機(jī)理。此處圖片省略
　　摩擦學(xué)測試結(jié)果表明 BPTT和 BPCD在鋰基脂中均有一定的抗磨減摩性能。BPTT在菜籽油中的抗磨性能和ZDDP相當(dāng)，減摩性能明顯優(yōu)于ZDDP，且二者具有很好的協(xié)同增效作用。XANES和 XPS分析結(jié)果表明，BPTT在菜籽油中的摩擦膜主要由 B2O3，F(xiàn)eSO4，F(xiàn)eS以及Fe2O3組成，剪切強(qiáng)度較小，避免金屬直接接觸。
　　3.利用電子分散理論設(shè)計(jì)了合成了三乙醇胺硼酸酯噻二唑衍生物抗磨

5、劑，考察了其油溶性和水解穩(wěn)定性，并對摩擦學(xué)性能進(jìn)行了考察。另外還利用X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜對硫和硼的K邊進(jìn)行了分析測試，考察了其摩擦化學(xué)機(jī)理。此處圖片省略
　　由于分子結(jié)構(gòu)中B的sp2空軌道通過雙氧橋連模式和氧原子成鍵，并可能有分子內(nèi)N→B配位，且支鏈中含有酯基，具有較高的電子云密度，所以有較好的油溶性和水解穩(wěn)定性。BPTO和MPTO在油溶性和水解穩(wěn)定方面都有明顯改善，且具備優(yōu)異的極壓性能且BPTO和ZDDP在提高極壓性能方面有一

6、定的協(xié)同增效作用。BPTO和MPTO都有很好的減摩抗磨性能。硫元素的XANES分析結(jié)果表明BPTO和MPTO在摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦反應(yīng)膜的主要組分可能都是FeS和FeS2的混合物，摩擦膜失效時(shí)的摩擦膜組分里有明顯的FeSO4的信號峰，硼元素的XANES分析結(jié)果表明BPTO和MPTO的摩擦膜以B2O3為主。
　　4.制備了兩種硼酸甘油酯苯并噻唑類衍生物添加劑PDMS和PDMOE，并用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)考察了它們在礦物油中的摩擦學(xué)性能

7、。此處圖片省略
　　合成的兩種硼酸甘油酯苯并噻唑類極壓抗磨添加劑在油溶性和水解穩(wěn)定性方面有了一定程度的改善，且在較低的濃度0.25 wt.%下，兩種添加劑都已經(jīng)體現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨性能，PDMOE在不同濃度下的摩擦系數(shù)都比基礎(chǔ)油低，而添加了PDMS的基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)并沒有明顯降低。XANES分析結(jié)果表明，摩擦膜中主要以硫化亞鐵和硼酸鹽的形式存在。
　　5.設(shè)計(jì)合成了以苯并噻唑?yàn)檩d體的乙醇胺有機(jī)硼酸酯化合物，除了對其水解穩(wěn)定性進(jìn)行

8、了詳盡的考察以外，還對其摩擦學(xué)性能進(jìn)行了分析。且用X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜對摩擦副表面的邊界潤滑膜的組成進(jìn)行了探究，探討其摩擦化學(xué)機(jī)理。此處圖片省略
　　合成的三種添加劑BPOT、BDEE和BPBBD在基礎(chǔ)油5CST中有很好的水解穩(wěn)定性。其水解穩(wěn)定好是因?yàn)樘砑觿┓肿又泻懈嗟膹?qiáng)供電子基團(tuán)，即含有大π鍵的芳環(huán)，另外，BPOT和BDEE中的B的sp2空軌道通過雙氧橋方式和氧原子成鍵，而BPBBD則是由單氧橋和氮配位方式成鍵。在5CST