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润滑油添加剂作为润滑油的重要组成部分,能在很大程度上改善或提高基础油的使用性能,甚至可以赋予基础油某些本身所不具备的新功能,是提高油品质量和增加油品品种的重要手段。近年来发展迅速的有机金属系添加剂,如有机钼、有机稀土化合物、有机锡和有机铋等就具有满足高速、高负荷、高真空及低温等苛刻运转条件下对摩擦副起到润滑性能。同时,由于有机金属系添加剂普遍具有良好的油溶性,因此比无机、非油溶性化合物更加易于添加入润滑油中,使用更方便。
本文制备了二种有机铈配合物和二种有机锆配合物。采用FTIR、热重分析、元素分析和XRD等对产品进行表征,并对配合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了研究。以8-羟基喹啉和硝酸铈为原料制备了Ce(C9H6NO)3。用MRS-10A型四球机测试了Ce(C9H6NO)3在液体石蜡基础油中的摩擦学性能。结果表明:Ce(C9H6NO)3可以显著改善液体石蜡的抗磨性能和提高极压性能,0.25wt.％的添加量就可以使磨痕降低了38.10％,承载能力提高了37.14％。以8-羟基喹啉和硝酸锆为原料所制备的Zr(C9H6NO)4具有较好的摩擦学性能。当Zr(C9H6NO)4的质量分数为0.1％时,其磨斑直径比体液石蜡基础油下降了23.80％；当质量分数为0.2％时,承载能力达到最大值,比基础油提高了28.57％。以二-(2-乙基己基)磷酸和硝酸铈为原料采用萃取法制备的Ce(DEHP)3具有较好的摩擦学性能。其最佳添加量为1.0wt.％,此时最大无卡咬负荷(PB=430N)是基础油的1.23倍,磨斑直径(WSD=0.68mm)为基础油的80.95％。以二-(2-乙基己基)磷酸和硝酸锆为原料制备的Zr(DEHP)4不能有效地改善液体石蜡的抗磨和极压性能。采用扫描电子显微镜(SEM/EDS)对磨斑表面分析结果表明:Ce(C9H6NO)3和Zr(C9H6NO)4添加剂可能在摩擦表面形成了对应的金属氧化物等化学反应膜；Ce(DEHP)3添加剂可能在摩擦过程中生成了Ce(PO)3化学反应膜；初步认为Zr(DEHP)4添加剂在摩擦过程中形成的含Zr化合物并没有在磨斑表面沉积成膜。上述表明：Ce(C9H6NO)3是四种有机盐中摩擦学性能最好的,其次是Zr(C9H6NO)4和Ce(DEHP)3,摩擦学性能最差的是Zr(DEHP)4。这可能是稀土铈具有独特的电子层结构和含氮元素的有机金属盐独特的摩擦学性能共同作用引起的。