1 绪论
1.1 课题目的与意义
近年来由于对环境保护的日益重视,迫切要求使用环保型的润滑油添加剂来代替含硫、磷、氯的润滑油添加剂。固体润滑添加剂虽然有着优良的抗磨减摩性能,同时较好地解决了有机化合物添加剂的环保和腐蚀问题。润滑油和添加剂的发展经历了从初期的适应发动机要求,转变到需要更广泛地适应环保与节能的要求。在润滑油中加入减摩剂可以提高其抗磨性能,减少摩擦阻力,延长机器部件的使用寿命。目前减摩、抗磨添加剂的品种繁多,但大体可分为两类:一类为油溶性有机化合物,它们易与润滑油结合,可均匀地加入各类润滑油中,有效改变润滑油的品质,但在摩擦过程中可能产生有害成分,特别是当温度较高时,可能对有色金属(如银、锡)的轴承材料起腐蚀作用;有些油溶性有机添加剂易分解消耗,需不断补充。另外这种添加剂的合成工艺复杂,有些有化学污染,使其发展受到一定限制。另一类为固体润滑剂型,是由一些具有层状或鳞化结构(如胶体二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯等)以及Pb、Cu 等一些软金属的固体颗粒均匀地分散于润滑油中形成的。它们的润滑效果较好,但一般存在着在润滑油系统中分散性和稳定性不好、长期存放易沉淀等问题[1]。
含硼添加剂是典型的非活性润滑油添加剂,无毒、无臭、小污染环境。硼酸盐润滑油添加剂具 有优良的摩擦学性能 ,不腐蚀金属,如胶体硼酸钾的 承载能力比硼酸酯的高得多,但其颗粒粒径为微米 级,在润滑油中的分散稳定性和水解稳定性差 ,易产生沉淀[2]。如在润滑油中加入2.0 %硼酸钾,油 中含水 量达到0.1 %就会产生沉淀,使用时主要靠加入大量的分散剂,以保证其微粒均匀稳定地悬浮在油中,但分散剂最大的弊端是稳定性差,使用及储存 时易产生沉淀,影响硼酸盐添加剂功效的正常发挥。[3]
1. 2.硼酸盐润滑油抗磨剂
据资料介绍,全球每年约有三分之一的金属材料消耗于氧化腐蚀和机械磨损,我国这方面损失每年高达 1800亿元。可见防止金属腐蚀和改善润滑抗磨性能何等重要[4]。
半个多世纪以来,人们在研发极压抗磨减摩油剂提高润滑性能方面做了不懈努力,开发出多种单剂和复剂。如硫磷型(SP)齿轮油极压抗磨剂,内燃机油、抗磨液压油用二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)抗氧抗腐抗磨多效剂,有机钼、钨减摩剂,有机铜及纳米硫化铜减摩剂,纳米铈、镧稀土抗磨剂,纳米金刚石、氮化硼、二氧化硅等陶瓷抗磨剂,胶体石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯减摩抗磨剂,氨荒酸锌、铜、钼、镉、锑等盐及其酯类极压抗磨剂,非活性高碱值磺酸盐极压剂,烷基咪唑氟硼酸盐离子液,抗水解性硼酸酯和硼酸盐等等【5】。所有这些,对改善机械极压抗磨减摩性能都有较好的作用。
面对多种添加剂,选择和配伍是最重要的。过去十年间,内燃机油在质量不断升级的条件下,加剂总量(不含粘指、降凝剂)能从10%-12%降至5%-10%,主要靠对单剂多效性的选择和对复剂配伍性的优化。选择应当依据节能、环保法规、应用场合和性价比;优化旨在实现性效、成本的最佳化。有的剂受环保限制,如ZDDP在生产SM/GF-4等高级汽机油中受磷含量不超过0.08%限制,必须寻找新剂替代:有的受节能要求限制,如硫磷剂用于GL-5等车辆齿轮油,比用有机钼或硼酸盐浪费燃油3.2%以上;有的受成本约束,如二戊基二硫代氨基甲酸锌、非活性高碱值磺酸钙、纳米硫化铜、非活性有机钼等性效很好,但价格都在40-80元/Kg之间,在中低档价位的润滑油中推广困难;有的受现有加工工艺条件限制,如纳米陶瓷、纳米金刚石和咪唑氟硼离子液等,目前还很难大批量生产供货;有的外观色泽不佳,如胶体石墨、二硫化钼和氨荒酸硒、碲、锑、镉等,因带有黑、灰、黄颜色而不大受某些用户欢迎【6】。
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