论文部分内容阅读
稀土元素以其独特的4f电子结构和物理化学性质被广泛应用于多个领域。在润滑领域,稀土类化合物的引入可大幅提升润滑油或固体润滑薄膜的承载力和抗磨损性能。然而,作为润滑油添加剂,稀土在润滑油中的分散性成为亟待解决的问题。还原氧化石墨烯(RGO)独特的层状结构和低剪切力使之具有成为理想润滑材料的潜质。然而,由于层间范德华力的存在,RGO片层易于团聚,阻碍了实际应用。稀土有机配合物是一种性能优良的油溶性极压抗磨添加剂,根据“相似相容”原理,选择具有大π结构的1,10-菲啰啉(Phen)作为第一配体,具有长碳链结构的弱极性油酸(OA)作为第二配体合成极性较弱、亲油性好的稀土有机三元配合物,然后和还原氧化石墨烯复合,围绕稀土有机配合物复合材料的结构设计及摩擦学性能表征展开研究,主要研究内容如下:1.采用一锅法制备了含Phen和OA两种配体的铈有机三元配合物Ce(Phen)(OA)3。通过红外、紫外、核磁及热重对其组成和结构进行了表征,利用SRV-IV型微动摩擦磨损试验机考察了添加不同浓度目标产物的润滑油的摩擦学性能。发现相比于只有一种配体的配合物,稀土有机配合物Ce(Phen)(OA)3在基础油PAO8中的分散稳定性得到了改善,基础油的寿命得以提升,少量(0.1%)添加即可使极压性能提高67%,磨损体积/磨损率减小98%。2.采用一锅法制备了铕有机三元配合物Eu(Phen)(OA)3。结果表明,Eu(Phen)(OA)3和Ce(Phen)(OA)3两种物质结构相似。添加Eu(Phen)(OA)3的基础油的寿命长于添加Ce(Phen)(OA)3。Eu(Phen)(OA)3非常少量(0.06%)的添加即可使极压性比基础油提高150%,添加Eu(Phen)(OA)3的磨损体积比基础油减少93%;此外,添加Eu(Phen)(OA)3的磨损体积占添加Ce(Phen)(OA)3的约24%。3.通过水热法调节GO胶态悬浮液前驱体的比例,合成了均匀分散的铕-1,10-菲啰啉-油酸/石墨烯复合材料RGO/Eu(Phen)(OA)3(RGECs)。RGECs既包含石墨烯的润滑性能,又拥有Eu(Phen)(OA)3优异的抗磨损性能。Eu(Phen)(OA)3不仅能抗磨损,还能起到隔离作用,防止石墨烯纳米片重新堆叠;同样,石墨烯纳米片为Eu(Phen)(OA)3的负载提供了一个良好的载体。制备的RGECs在基础油PAO8中具有良好的分散稳定性,摩擦系数并无明显变化,然而基础油的寿命大大延长,并且优于商用添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP);同时,添加适量(0.08%)的RGECs使钢球上的磨斑面积减少约56%,磨损体积/磨损率较之ZDDP减少约37%,说明抗磨损性能增强。