液晶是一种由固态向液态转化过程中存在的取向有序的中间相态,本文主要研究了热致液晶这一特殊类型的化合物用于润滑油添加剂的一些理论探索及实验佐证;探究了液晶相态对于添加剂摩擦学行为的影响;设计并合成了多种新型的、具有宽液晶温度区间的液晶化合物。从液晶分子的角度考察了分子长度变化对于液晶相态的影响;从摩擦学角度考察了液晶添加剂的抗磨减摩性质,创新性地将液晶的温度相态区间概念与调配的润滑油品摩擦学性能相联系并对机理加以验证,这一结论对液晶摩擦学的可控性研究也具有一定借鉴意义。本课题涉及多学科的交叉及应用,在液晶化合物方面:采用有机合成的方法合成了多种液晶化合物,通过NMR,IR,MS进行了分子结构表征,通过DSC确定了液晶化合物的热力学性质,使用POM分析了液晶相态,使用AFM观察了液晶的微观结构;在含液晶的油品评价方面:采用四球机和UMT-Tribolab进行了摩擦学测试,利用三维轮廓仪观察了磨损表面,进一步使用流变仪测试油品粘度变化,油膜厚度测试仪进行了在线油膜厚度测量,3D红外成像进行表面残留分析,分别从多个角度开展了液晶用作润滑油添加剂的摩擦学性能评价及机理分析。具体内容如下:一、探索了四种液晶化合物用作润滑油添加剂摩擦学性能的差异。摩擦学实验证明,向列相液晶更利于增强油膜强度,使油膜不易破裂;胆甾相液晶在同等条件下则更利于降低磨损。二者的联系和区别与其液晶相态的特点及分子结构关系密切。二、设计合成了一系列新型具有宽液晶温度区间的液晶化合物,其分子长度的变化可影响到液晶的相变温度和区间。经过摩擦试验得出液晶温度区间的宽度与润滑效果成相关性,并在不同基础油和不同摩擦方式中加以验证,具有一定的普适性。除此之外,可观察到加入液晶添加剂可显著减少磨屑的产生,降低磨粒磨损对摩擦副的影响。三、通过引入全氟链段,改造合成了部分液晶化合物,使其液晶相发生一定的变化,极大拓宽了液晶温度区间。摩擦试验证明,具有全氟链段的液晶化合物的润滑效果更加优异,一方面在于全氟链段带来的油品理化性质的变化,另一方面则由于具有全氟链段的液晶化合物的液晶相态温度区间更宽。综上所述,本课题研究为液晶化合物用作润滑油添加剂提供了一定的理论和实验依据,并为液晶摩擦学和可控摩擦学的发展和应用带来了新的视角。