復合基團改性二氧化硅納米顆粒的制備及潤滑行為研究

【摘要】：二氧化硅納米顆粒作為一種經濟性好且環保的納米材料,具有表面活性強,比表面積大,性質穩定的特點,廣泛應用于各個領域。作為納米材料的一項重要應用,納米顆粒在摩擦學領域的應用特別是其作為潤滑油添加劑的應用逐漸受到科研人員的關注。研究發現二氧化硅納米顆粒作為潤滑油添加劑表現出了良好的摩擦學性能,有效的提高潤滑油減摩抗磨性能。然而對二氧化硅納米顆粒的研究仍存在著研究不夠系統,粒徑、表面有機基團等因素對二氧化硅納米顆粒的摩擦學性能影響不明確,二氧化硅納米顆粒在潤滑油中的分散性能不夠穩定等問題。這些問題制約了納米顆粒的性能發揮及其在潤滑領域的應用。本文針對不同粒徑及表面功能基團的二氧化硅納米顆粒摩擦學性能進行研究,根據實驗結果對納米顆粒各參數進行優化設計,并探索二氧化硅納米顆粒作為潤滑油添加劑的減摩抗磨機理,這些研究對二氧化硅納米顆粒在潤滑油添加劑領域的應用具有重要的理論及實際意義。本文首先對不同粒徑的二氧化硅納米顆粒摩擦學性能進行了研究。設計了納米顆粒制備及分散方法,基于St?ber法對四種不同粒徑的二氧化硅納米顆粒進行了制備,并通過共沸蒸餾的方法將納米顆粒在分散狀態下由乙醇體系轉移至甲苯體系最終轉移至PAO潤滑油中。對不同添加濃度不同粒徑的二氧化硅納米顆粒進行了流變學及摩擦學實驗分析,找出了表現出最優減摩抗磨性能的最優粒徑,并建立了納米顆粒粒徑與二氧化硅納米顆粒減摩抗磨性能的關系?；趯{米顆粒的粒徑分析結果,本文對最優粒徑下具有不同表面功能基團的納米顆粒摩擦學性能進行了研究。對添加了不同功能基團二氧化硅納米顆粒的潤滑油流變性能及摩擦學性能進行了分析。研究了納米顆粒對潤滑油粘度及粘溫特性的影響。建立了功能基團與二氧化硅納米顆粒減摩抗磨性能的關系,并對功能基團在納米顆粒減摩抗磨性能中的作用機理進行了分析。根據粒徑及功能基團對二氧化硅納米顆粒減摩抗磨性能的影響研究,本文制備了一種具有復合基團的二氧化硅納米顆粒,并對表面具有不同功能基團比例的二氧化硅納米顆粒摩擦學性能進行了研究。將吸附性能較好的氨基基團與分散性能較好的烷基基團同時鏈接于二氧化硅納米顆粒表面,并對兩種基團在納米顆粒表面的比例進行控制。研究了不同基團比例納米顆粒對潤滑油粘度及粘溫特性的影響,并對不同基團比例的納米顆粒的減摩抗磨性能進行了研究,建立了納米顆?；鶊F比例與摩擦性能的關系。通過分析實驗后的金屬磨斑表面,并借助高速攝影以及COMSOL軟件分析等方法,揭示了二氧化硅納米顆粒的減摩抗磨機理。運用SEM電子顯微鏡對不同種類二氧化硅納米顆粒的金屬磨斑表面進行研究,提出了納米顆粒成膜性能機理,并揭示了納米顆粒成膜過程。對納米顆粒填埋及拋光性能進行了分析,并通過高速攝影及COMSOL軟件分析研究了納米顆粒的運動特性,揭示了納米顆粒卷攜性能機理。