氧化石墨烯復(fù)合水基潤滑添加劑的制備及性能研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境污染和能源短缺的日益嚴(yán)重，保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源越來越受到人們的重視。水基潤滑劑由于低污染、低能耗、低成本以及優(yōu)良的安全性、冷卻性、清洗性等優(yōu)點(diǎn)，成為傳統(tǒng)油基潤滑劑的理想替代物。目前，水基潤滑劑還存在減摩性能不足、抗磨性能差的缺點(diǎn)，水基潤滑添加劑的使用可以改善其減摩抗磨性能，然而，傳統(tǒng)添加劑的改善效果并不理想。針對這種情況，本課題著眼于新型碳納米材料，研究了氧化石墨烯的摩擦磨損性能，并以它為無機(jī)材料，丙烯酸酯聚合物為有機(jī)材料，制

2、備出一種無機(jī)/有機(jī)復(fù)合水基潤滑添加劑，對其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。
　　本文首先以天然鱗片石墨為原料，用改進(jìn)Hummers法制備得到氧化石墨，并通過超聲剝離的方法將其懸浮液分散，得到氧化石墨烯（GO）水溶液，對GO水溶液的分散穩(wěn)定性進(jìn)行了觀察分析。通過FT-IR、XRD對氧化石墨的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，其中含有豐富的含氧基團(tuán)，且片層間距為0.834nm；通過SEM、TG對產(chǎn)物的微觀形貌和熱性能進(jìn)行了表征，其片層松散，表面有大量褶皺且熱性能

3、變差。
　　然后通過摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)考察了GO作為水基潤滑添加劑的摩擦磨損性能，討論了GO濃度、加載載荷以及轉(zhuǎn)速對摩擦系數(shù)和磨損率的影響。結(jié)果表明，GO大大改善了純水的減摩抗磨性能，隨著GO濃度的增大，摩擦系數(shù)和磨損率均有顯著下降，GO濃度為0.9wt％時(shí)，兩者分別為0.089和1.75×10-4mm3N-1m-1;隨著載荷的增大，摩擦系數(shù)呈增大趨勢，磨損率先增大后減??；隨著轉(zhuǎn)速的增大，摩擦系數(shù)和磨損率均先減小后增大。通過SEM觀察

4、了磨損表面的微觀形貌，并分析了GO水基潤滑的減摩抗磨機(jī)理。
　　最后以甲基丙烯酸甲酯（MMA）為單體，GO為添加劑，以過硫酸鉀（KPS）為引發(fā)劑，SDS/ OP-10為復(fù)合乳化劑，通過乳液聚合的方法合成了GO/PMMA復(fù)合乳液。采用正交試驗(yàn)法得到合成反應(yīng)原料的最佳配比，通過觀察反應(yīng)現(xiàn)象選擇了最佳反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間；討論了復(fù)合乳液的分散穩(wěn)定性并計(jì)算得到產(chǎn)物的固含量和產(chǎn)率；通過FT-IR和SEM對乳液結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行了表征，表明GO