環(huán)境友好型水基潤滑劑的摩擦學性能研究.pdf

1、隨著石油枯竭、能源危機、環(huán)境污染的日益加劇，在某些領(lǐng)域中，水基潤滑已漸漸取代油基潤滑。由于水基潤滑劑具有價格低廉、儲運方便、資源廣闊等優(yōu)點，是機械潤滑領(lǐng)域當前及今后的重要研究方向。針對目前水基潤滑潤滑性差、抗腐蝕性差的缺點，需要在水中加入各種水溶性功能添加劑來改善水的摩擦學特性。近來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，水溶性高聚物加入到水中不僅可以有效提高水的粘度，從而在接觸區(qū)獲得較厚的潤滑膜，而且又由于吸附在金屬表面的聚合物阻止了兩摩擦副之間的直接

2、接觸，所以可以很大程度上改善水溶性添加劑本身缺乏的摩擦學性能。
　　另一方面，隨著近年來海洋開發(fā)的藍色革命在全球范圍內(nèi)的興起，有關(guān)海水環(huán)境下材料摩擦學性能的研究越來越受到人們的關(guān)注。海水主要是一種復(fù)雜的多種鹽類的平衡溶液，因此，當水基潤滑劑在海水中使用時，無機鹽離子的混入是無法避免的。已有的研究發(fā)現(xiàn)，無機鹽離子特別是陰離子可以大幅度影響水溶性聚合物在水中的溶解度，改變聚合物在表面的吸附，從而影響其摩擦學性能，然而目前有關(guān)無機鹽離子

3、對水溶性潤滑添加劑摩擦學性能的研究報道并不多。
　　基于以上幾點，我們嘗試采用自然界中普遍存在的多糖類化合物（普魯蘭多糖、果膠）及甘油等作為水溶性減摩、抗磨添加劑。針對不同潤滑條件，系統(tǒng)的分析了水基潤滑添加劑的摩擦學性能，同時考察了無機鹽離子對水基潤滑添加劑摩擦學性能的影響，并分析了其潤滑機理，以期為獲得環(huán)境友好型水基潤滑液提供一些借鑒。實驗取得了一些階段性成果，研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)含普魯蘭多糖的水基潤滑液在軸承鋼-45＃

4、鋼及軸承鋼-不銹鋼摩擦副中具有良好的減摩抗磨作用。普魯蘭多糖的添加明顯改善了水的摩擦學性能，并隨著水中普魯蘭多糖濃度的增大，減摩效果更佳。這主要是因為摩擦過程中普魯蘭多糖在接觸區(qū)吸附形成有效的邊界潤滑膜，從而極大地降低了摩擦。在普魯蘭多糖和無機鹽混合系統(tǒng)中，在相同的陽離子情況下，陰離子的種類直接影響普魯蘭多糖水溶液的潤滑作用，其中氟離子增強了普魯蘭多糖水溶液的潤滑作用，硝酸根離子則減弱了普魯蘭多糖水基潤滑液的潤滑作用，而氯離子對普魯蘭多

5、糖水基潤滑液的潤滑作用影響不大。陰離子的種類對普魯蘭多糖水溶液的潤滑作用的影響可用Hofmeister效應(yīng)來解釋。
　　(2)實驗發(fā)現(xiàn)，果膠水溶性潤滑添加液在軸承鋼-45＃鋼摩擦副之間能夠起到良好的減摩效應(yīng)。果膠水溶液潤滑時，實驗過程中果膠可以通過羧基吸附在鋼塊表面上，形成潤滑層，進一步降低了摩擦系數(shù)。伴隨著載荷的增大，摩擦系數(shù)呈現(xiàn)輕微下降趨勢。鹽離子對果膠水溶液的摩擦學性能具有不同的影響。這主要是因為無機鹽離子影響了果膠在表面的

6、吸附，特別是NaNO3阻止了果膠分子在表面之間的吸附，從而導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大。
　　(3)研究了甘油及其水溶液在鋼-鋼、鋼-鋁及鋼-銅摩擦副的摩擦學性能。實驗結(jié)果表明，甘油水溶液在鋼-鋼摩擦副、鋼-銅摩擦副、鋼-鋁摩擦副中都可作為有效的潤滑劑使用，但潤滑機理不同。在鋼-鋼摩擦副中，甘油在表面形成的吸附膜起主要潤滑作用，而在鋼-銅摩擦副中，甘油的存在促進了銅向?qū)ε间摫砻娴霓D(zhuǎn)移，在鋼-鋁摩擦副中，由于鋁具有較高的化學活性，鋁的磨損機理以