Al2O3-TiO2復(fù)合納米粉體作為潤滑油添加劑的性能研究.pdf

1、近年來，納米材料的應(yīng)用研究備受關(guān)注，如光學(xué)應(yīng)用、電學(xué)應(yīng)用及力學(xué)應(yīng)用等，而在這些研究中，納米材料用作潤滑油添加劑的研究工作是一個(gè)極其重要的課題。納米材料作為潤滑添加劑對潤滑油的使用性能有很大的提高，顯示出傳統(tǒng)固體潤滑添加劑無法相比的優(yōu)越性，極有希望成為一類新型潤滑材料。研究還發(fā)現(xiàn)，不同類型的納米潤滑油添加劑加入到潤滑油中，可以產(chǎn)生單一納米添加劑無法比擬的效果，發(fā)生加合效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)和對抗效應(yīng)，它們之間的相互作用對潤滑油的使用性能有著直接的

2、影響。因此，研究納米潤滑添加劑之間的相互作用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但目前對這方面的研究很少，而從理論上講，選擇數(shù)種納米材料組成復(fù)合納米添加劑以形成不同類型的潤滑添加劑，應(yīng)具有較好的抗磨減摩作用。
　　 Al2O3納米粉體和TiO2納米粉體分別用作潤滑添加劑，均具有優(yōu)良的抗磨減摩效果。為充分發(fā)揮兩種納米粉體的加和、協(xié)同等效應(yīng)，將制備AL2O3/TiO2復(fù)合納米粉體，并探討其作為潤滑油添加劑的抗磨減摩性能。
　　 采用水熱法和

3、煅燒法制備出Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體，并對其進(jìn)行表面接枝改性和原位改性，實(shí)現(xiàn)Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體表面由親水憎油性到親油憎水性的轉(zhuǎn)變,改善其在潤滑油中的分散性和穩(wěn)定性。
　　 在水熱法制備試驗(yàn)中，以Al/Ti的摩爾比、水熱溫度、保溫時(shí)間為考察因素；在煅燒法制備試驗(yàn)中，以煅燒溫度、Al/Ti的摩爾比、保溫時(shí)間為考察因素。以粉體粒度為考察指標(biāo)，得出了水熱法和煅燒法制備Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體的最佳工藝參數(shù)。

4、對比兩種制備方法發(fā)現(xiàn)，水熱法制備Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體優(yōu)于煅燒法制備Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體。水熱法最終制備的Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體平均粒徑為87nm，且形狀近似球形。對制備最優(yōu)的復(fù)合納米粉體進(jìn)行了激光粒度分析、掃描電子顯微鏡分析及Zeta電位分析。
　　 在原位改性試驗(yàn)中，以改性劑的種類、改性劑的用量、Al/Ti摩爾比、水熱溫度為考察因素；在表面接枝改性試驗(yàn)中，以改性劑的用量、pH值、改性時(shí)間為考察

5、因素。以吸光度大小為考察指標(biāo)，得出原位改性和表面接枝改性的最佳工藝參數(shù)。對改性后的AL2O3/TiO2復(fù)合納米粉體進(jìn)行Zeta電位和SEM分析，發(fā)現(xiàn)改性后的AL2O3/TiO2復(fù)合納米粉體團(tuán)聚現(xiàn)象得到控制，分散性得到提高。對改性后的納米顆粒進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果表明:表面改性劑丙烯酸以化學(xué)鍵的形式與Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體表面的羥基結(jié)合，從而使Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體的表面自由能降低，表面極性由親水憎油性變成親油憎水性，

6、與有機(jī)介質(zhì)具有良好的相容性。
　　 利用MMU-10G型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測定Al2O3/TiO2復(fù)合納米粉體作為潤滑油添加劑的摩擦磨損性能。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Al/Ti摩爾比為2∶1時(shí)，復(fù)合納米顆粒的抗磨減摩效果最好。在四球摩擦磨損試驗(yàn)中，當(dāng)Al/Ti摩爾比為2∶1，納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1wt％時(shí)，抗磨減摩效果最好，此時(shí)平均摩擦系數(shù)最大降幅為9.77％，磨斑直徑最大降幅為12.08％。通過與Al2O3、TiO2混合納米顆粒的摩擦

7、試驗(yàn)對比后發(fā)現(xiàn):Al2O3/TiO2復(fù)合納米顆粒的減摩性能優(yōu)于TiO2、Al2O3混合納米顆粒的減摩性能。在止推圈摩擦磨損試驗(yàn)中，當(dāng)Al/Ti摩爾比為2∶1，納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1wt％時(shí)，抗磨減摩效果最好，此時(shí)平均摩擦系數(shù)最大降幅為14.75％，并出現(xiàn)了負(fù)磨損現(xiàn)象，摩擦副質(zhì)量增加了3.7mg。
　　 通過對摩擦試驗(yàn)分析，得出復(fù)合納米粉體的抗磨減摩機(jī)理如下:首先，由于納米顆粒近似為球形，將摩擦副之間的滑動(dòng)摩擦變滾動(dòng)摩擦，降低