油酸二乙醇酰胺磷酸酯的合成及其摩擦化学特性的研究

油酸二乙醇酰胺磷酸酯的合成及其摩擦化学特性的研究 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 油酸二乙醇酰胺磷酸酯的合成及其摩 擦化学特性的研究 摘要:在抽真空状态下，以1:1油酸与二乙醇酰胺为原料，石油醚作带水剂反应合成油酸二乙醇胺，采用五氧化二磷作磷酸化剂，经过酯化、水解合成油酸二乙醇酰胺磷酸酯,简称OEAP,，确定了最佳的合成条件，采用红外光谱对其主要官能团进行征并且利用四球摩擦机测定其摩擦性能。结果表明:油酸二乙醇酰胺磷酸酯的最适宜合成条件为油酸二乙醇酰胺:五氧化二磷=1:1,摩尔比,,最适宜反应温度为80?,反应时间为4h。测定摩擦性能，结果表明，油酸二乙醇酰胺磷酸酯1.5%,wt%,时，抗磨效果最适宜。测定基础油、添加1.5%,wt%,油酸二乙醇酰胺磷酸酯的基础油及添加T202的基础油三者的最大无卡咬负荷PB，结果表明添加油酸二乙醇酰胺磷酸酯与添加T202后基础油的PB值接近。最后测定油酸二乙醇酰胺磷酸酯与T202复配后的摩擦化学性能以及两者的添加量对基础油的摩擦磨损性能的影响，结果表明， 1 / 38 当添加1.5%,wt%,油酸二乙醇酰胺磷酸酯并添加1% ,wt%,T202复配时，润滑油的抗磨效果最佳。3861 关键词:油酸二乙醇酰胺,磷酸酯,合成,润滑油, 摩擦,抗磨 Study on Tribo-chemical Properties and Synthesis of Oleic Diethanolamide Phosphate Abstract:In vacuum condition, oleic acid diethanolamine was synthesized with oleic acid and diethanolamine, the molar ratio of 1:1, and petroleum ether as water-carrying agent. Through the three-step reaction of esterification, hydrolysis and neutralization, oleic diethanolamide phosphate(OEAP) was synthesized with phosphorus pentoxide as phosphorylation agent. The optimum synthesis conditions were established. Its structure was characterized by means of IR spectroscopy, and its friction performance was mensurated by using four-ball friction machine. The optimum synthetic ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ conditions about oleic diethanolamide phosphate were oleic diethanolamide: phosphorus pentoxide=1:1(mol•mol-1) , the temperature of reaction was 80? , and time of the reaction was 4h. The determination of friction properties , on results , it is showed that when the content of oleic diethanolamide phosphate is 1.5%(wt%), the anti-wear is the most suitable. To determine the largest non-card bite load PB of base oil, adding 1.5%(wt%) of oleic diethanolamide phosphate in the base oil and adding the T202's base oil. On results , it is showed that PB of the base oil after adding T202 and PB of the base oil after adding oleic diethanolamide phosphate is so closed. Finally, to determine the friction chemical about the compound of oleic diethanolamide phosphate and T202 , the friction and anti-wear performance impact of these two adding amount of base oil, on results , it is showed that when add 1.5%(wt%) of oleic diethanolamide phosphate and add 1%(wt%) of T202 synergied , the anti-wear of lubricating oil gains it’s the best effects. 3 / 38 2.4.1 本课的主要工作12 2.4.2 本课题的创新点12 2.5实验试剂与实验设备13 2.5.1实验试剂13 2.5.2实验装臵14 2.6实验仪器介绍14 2.6.1四球机14 2.6.2红外光谱15 2.7 实验方法方框图16 3油酸二乙醇酰胺磷酸酯的制备及T202复配的摩擦 化学特性19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 3.1 实验原理19 3.2 实验步骤19 3.2.1油酸与二乙醇胺磷酸酯的制备和实验装臵19 3.2.2 油酸二乙醇酰胺磷酸酯的红外分析20 3.2.3 油酸二乙醇酰胺磷酸酯的摩擦磨损性能及与T202复配后的摩擦磨损性能的测定20 4 实验结果与讨论21 4.1 油酸二乙醇酰胺磷酸酯的合成条件探讨21 4.1.1反应时间对产物产率的影响21 4.1.2反应温度对产物产率的影响21 4.1.3反应物摩尔比对产物产率的影响22 5 / 38 4.1.4 反应最适宜条件的确定23 4.2 油酸二乙醇酰胺磷酸酯的红外谱图分析24 5 结论29 致谢30,3861 1绪论 引言:润滑油是涂在机器轴承或者人体某个部位等运动部分表面的油状液体。有减少摩擦、避免发热、防止机器磨损以及医学用途等作用。一般是分馏石油的产物，也有从动植物油中提炼的。包含“润滑脂”。一般为不易挥发的油状润滑剂。按其来源分动、植物油，石油润滑油和合成润滑油三大类。石油润滑油的用量占总用量97%以上，因此润滑油常指石油润滑油。主要用于减少运动部件表面间的摩擦，同时对机器设备具有冷却、密封、防腐、防锈、绝缘、 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 功率传送、清洗杂质等作用。主要以来自原油蒸馏装臵的润滑油馏分和渣油馏分为原料。润滑油最主要的性能是粘度、氧化安定性和润滑性，它们与润滑油馏分的组成密切相关。粘度是反映润滑油流动性的重要质量指标。不同的使用条件具有不同的粘度要求。重负荷和低速度的机械要选用高粘度润滑油。氧化安定性表示油品在使用环境中，由于温度、空气中氧以及金属催化作用所表现的抗氧化能力。油品氧化后，根据使用条件会生成细小的沥青质为主的碳状物质，呈粘滞的漆状物质或漆膜，或粘性的含水物质，从而降低或丧失其使用性能。润滑性表示润滑油的减磨性能。 润滑剂的主要物理化学性质有[2]:黏度、闪点、机械杂质、酸值、凝固点、水分、水溶性酸和水溶碱的含量、残炭、灰分、抗氧化安定性、腐蚀试验和抗乳化度等。选用和使用时应注意这些性质应满足要求。 1.1.1润滑剂的作用 7 / 38 润滑剂有液体、半固体、固体和气体4种，通常分别称为润滑油、润滑脂、固体润滑剂和气体润滑剂。润滑剂的作用是润滑、冷却、冲洗、密封、减振、卸荷、保护等。 1.润滑作用 是改善摩擦状况、减少摩擦、防止磨损，同时还能减少动力消耗。 2.冷却作用 在摩擦时产生的热量、大部分被润滑油带走，少部分热量经过传导辐射直接散发出去。 3.冲洗作用 磨损下来的碎屑可被润滑油带走，称为冲洗作用。冲洗作用的好坏对磨损影响很大，在摩擦面间形成的润滑油很薄，金属碎屑停留在摩擦面上会破坏油膜，形成干摩擦，造成磨粒磨损。 4.密封作用 压缩机的缸壁与活塞之间的密封，就是借助于润滑油的密封作用。 5.减振作用 摩擦件在油膜上运动，好像浮在“油枕”上一样，对设备的振动起一定的缓冲作用。 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 6.卸荷作用 由于摩擦面间有油膜存在，作用在摩擦面上的负荷就比较均匀地通过油膜分布在摩擦面上，油膜的这种作用叫卸荷作用。 7.保护作用 可以防腐和防尘，起保护作用。 1.1.2润滑机理[3] 在机械科学中，通常认为摩擦学[4]是有关摩擦、磨损与润滑科学的总称。摩擦引起能量消耗,磨损导致机械零件表面损伤，进而使得机械设备失效,而润滑则是降低摩擦、控制磨损最有效的措施。润滑技术通过在相互摩擦表面之间施加润滑剂而形成润滑膜，藉以避免摩擦表面直接接触，构建具有较高法向承载能力和尽可能低的切向阻力的界面层，达到减少摩擦磨损的目的。同时，润滑膜还具有散热、除锈、减振和降噪等作用。 9 / 38 ,2, 抗氧抗腐剂:提高油品氧化安全性——防止金属氧化、催化陈旧延缓油品氧化速度隔绝酸性物与金属接触生成保护膜具有抗磨性。主要产品有:硫磷丁辛伯烷基锌盐、硫磷双辛伯烷基锌盐、碱式硫磷双辛伯烷基锌盐、硫磷丙辛仲伯烷基锌盐、硫磷伯仲烷基锌盐。 ,3,极压抗磨剂:在摩擦面的高温部分能与金属反应生成融点低的物质，节省油耗和振动噪音。极压剂:大部分都是硫化物、氯化物、磷化物，在高温下能与金属反应生成润滑性的物质，在苛刻条件下提供润滑。主要产品有:硫化异丁烯,噻二唑衍生物,TH561,。 ,4,油性剂:都是带有极性分子的活性物质，能在金属表面形成牢固的吸附膜，在边界润滑的条件下，可以防止金属摩擦面的直接接触。 ,5) 抗氧防胶剂 用作汽油、润滑油。石蜡等产品抗氧、防胶剂，橡胶塑料的防老剂。 ,6,增粘剂:又称增稠剂，主要是聚俣型有极高分子化合物，增粘剂不仅可以增加油品的粘度，并可改 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 善油品的粘温性能。 ,7,防锈剂:是一些极性化合物，对金属有很强的吸附力，能在金属和油的界面上形成紧密的吸附膜以隔绝水分、潮气和酸性物质的侵蚀,防锈剂还能阻止氧化、防止酸性氧化物的生成，从而起到防锈的作用。 ,8,降凝剂 降低油品的凝固点，改善油品低温流动性 。 ,9,抗泡剂:使气泡能迅速地溢出油面，失去稳定性并易于破裂，从而缩短了气泡存在的时间。 ,10,破乳剂 :对油品有很高的降解性能及水萃取性。 1.2.3 润滑油添加剂的作用与机理[21] 润滑油中加入极压抗磨添加剂是减少钢-钢摩擦副摩擦磨损的重要方法。含有硫、磷和氯等活性元素的添加剂是润滑油中常用的几种极压抗磨添加剂，这些 11 / 38 添加剂其分子中含有活性元素S、P和Cl 等，在金属表面发生摩擦化学反应，生成抗压强度高，剪切强度低，熔点低的硫化物、磷化物和氯化物等化学反应膜。 ,2) 小平台学说 戈费雷认为，磷化物在金属表面上生成磷酸铁[8](FePO4)和磷酸铁水化合物FePO4•2H2O 的混合物。润滑油吸附并保持在这种混合物的表面膜内，形成一个有利于形成弹性流体润滑的小平台，减少摩擦磨损。 ,3) 表面钝化学说 克廷汤(Cinttington)和拉夫纳(Ravner)等人的研究结果表明:磷化物使金属表面生成氧化膜而钝化，这种膜又能增加磷化物的反应活性。 ,4) 生成混合磷酸盐[9]学说 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 巴克罗夫特(Barcroft)研究磷系极压剂的作用机理， 发现作相对运动的表面上有磷酸亚铁，用示踪原子研究凸轮推杆表面，发现表面上还存在有机磷酸盐和无机磷酸盐。他认为中性磷酸酯的作用机理分4 个步骤:有机磷化物吸附在金属表面上,水解或过热氧化生成酸性磷酸酯,生成有机磷酸盐,进一步分解生成无机磷酸盐。 ,5) 腐蚀磨损-摩擦聚合物学说[23] 高迪(Gauthier)等提出有机磷化物[10]的腐蚀磨损模型，他们把磷化物表面反应膜的生成分成几个阶段:最初阶段生成磷酸亚铁，属于腐蚀磨损，当磷酸亚铁达到一定值时，磷化物分解，产生有机磷酸聚合，生成有机的多聚磷酸盐，使金属磨损变成添加剂反应膜之间的磨损。 ,6) 含磷杂质决定说 克劳思(Klaus)用P示踪法研究磷酸三甲苯酯(TCP)中杂质的影响。比泊(Biber)进一步用薄层色谱,活化 13 / 38 技术分析测定了TCP中的含磷杂质。他们认为:TCP 中含有单芳基磷酸酯或双芳基磷酸酯，在润滑过程中，这些极性杂质先于TCP 参加反应，因而TCP 好的抗磨性。中国科学院兰州物理化学所对膦酸胺盐调制的 超级齿轮油的研究证明能够在摩擦表面生成一种富磷含氮的膜。另外，在油中加入膦酸胺盐添加剂，在金属表面上形成一层致密绝缘的磷酸铁膜，它是一种低熔点膜，在负荷作用下有一定的塑性，反应膜很容易被磨掉，并且在受到挤压时，它由金属表面凸起部位流向低凹处，使金属表面粗糙度大幅度降低，金属表面的微凸峰磨成了一些比较平滑的小凸台，使接触的压力的凸峰数目增加, 峰值大大减少，真实接触面积增大，局部法向载荷大幅度降低，峰值大大减少，从而减少摩擦磨损。在油中加入磷-硫型添加剂，润滑效果反而不如单加入磷型添加剂好，这是因为油中加入磷-硫型添加剂时，由于硫较高的反应活性，影响磷型添加剂性能的充分发挥。夏华、王汝霖认为磷剂的存在，能促使硫剂在摩擦表面上元素硫转化为化合硫(即硫化铁)而起协同效应。有学者认为含氮化合物对硫-磷型添加剂有增效作用，还有人认为氮能在摩擦表面形成聚合物或生成FeN，FeN 具有与FeS相近的层 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 状结构性质，从而起到减摩抗磨作用。 目前，齿轮油已在工业生产中获得了极为广泛的应用，它对延长重负载下相对运动的部件和设备的寿命起着重要的作用。随着现代汽车大功率化、载重能力的不断增加和车身的流线型设计，车辆齿轮的润滑条件越来越苛刻，这就对车辆齿轮油的质量提出了进一步的要求。 极压抗磨性能[14]是齿轮油极为重要的一个使用性能，主要通过加入极压剂、抗磨剂和摩擦改进剂来实现，因此对齿轮油的研究开发工作而言，新型极压抗磨添加剂的研究开发和添加剂复合配方技术的发展是两个最为重要的内容。硫系、磷系添加剂是硫一磷型齿轮油配方的主剂，硫一磷型齿轮油的发展主要是围绕着磷剂的改进和添加剂复配技术的开发而发展的。含磷添加剂具有良好的极压、抗磨和金属去活性能，在高扭矩苛刻运转的条件下能防止齿面磨损、点蚀和剥落，是应用于现代高档润滑油等石油产品中的一类 15 / 38 非常重要的多功能添加剂，而磷氮剂则是齿轮油中磷元素的主要来源，它在降低齿轮低速、高扭矩下的磨损起着重要的作用。 国外早在60年代，就已经不始研究在齿轮油中使用磷氮型极压抗磨添加剂，而国内近二十年也开始对磷氮剂进行了一些研究应用。但是，我国对于齿轮油用磷氮剂的研究与国外还存在较大的差距，成熟的产品在市场上还很少。 1.3.2 极压抗磨添加剂的作用机理 在传统的润滑理论中，把润滑分为液体润滑和边界润滑。作相对运动的两个金属表面完全被润滑油膜隔开，没有金属的直接接触，这种润滑状态叫做液体润滑,随着载荷的增加，金属表面之间的油膜厚度逐渐减薄，当载荷增至一定程度，连续的油膜被金属表面的峰顶破坏，局部产生金属表面之间的直接接触，这种润滑状态叫做边界润滑。 在边界润滑中，当金属表面只承受中等负荷时，如有一种添加剂能被吸附在金属表面上或与金属表面剧烈磨损，这种添加剂称为抗磨添加剂。当金属表面承受很高的负荷时，大量的金 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 属表面直接接触，产生大量的热，而抗磨剂形成的膜也被破坏，不再起保护金属表面的作用，如有一种添加剂能与金属表面起化学反应生成化学反应膜，起润滑作用，防止金属表面擦伤，甚至熔焊，通常把这种最苛刻的边界润滑叫做极压润滑。 ,1,磷型极压抗磨添加剂 该类添加剂是应用较早的极压抗磨添加剂[24]，主要是磷酸酯、亚磷酸酯类化合物，其典型代表为磷酸三甲苯酯(TCP)和亚磷酸二丁基酯(T304)等。其中酸性亚磷酸酯对金属表面的吸附能力强，化学活性高，承载能力优于中性酯，但在使用过程中易造成金属腐蚀，产生显著的磨损现象，在某些情况下会与油中其他添加剂发生化学反应，产生沉淀，故一般使用中性酯。磷型添加剂的抗磨性按下列顺序排列:次膦酸酯<磷酸酯<亚磷酸酯。 ,2,硫-磷-氮型极压抗磨添加剂 17 / 38 硫-磷-氮型添加剂具有较好的极压抗磨性能，按其化学结构可分为以下几种。二烷基二硫代磷酸复酯胺盐:具有优良的极压抗磨性，较好的热安定性，对铜腐蚀性小等优点，已用于极压工业齿轮油中。二烷基硫代磷酰胺:是一类多效极压抗磨添加剂，具有良好的抗擦伤性和较好的热氧化安定性、抗腐蚀性等。二烷基二硫代磷酸复酯盐:是一类多效极压抗磨添加剂，兼具有极压抗磨、抗腐蚀、抗氧化、防锈等性能，其性能与烷基的结构有关，其中长链的叔烷基伯胺或油胺盐最适合作极压抗磨添加剂。另外，还有胺基甲酰基二硫代磷酸衍生物，磷酸-甲醛-脂肪胺缩合物等，其特点是具有良好的极压抗磨性，但高温时不稳定，对金属有腐蚀作用。 ,3, 磷-氮型极压抗磨添加剂 这类添加剂与磷型添加剂相比，具有较高的承载能力，较好的防锈和抗氧化性能，与硫-磷-氮型极压抗磨添加剂相比，具有生产工艺简单，工业三废少等优点。该类添加剂具有承载能力高，配伍性好，多效性和润滑性好等优点，具有广阔的发展前景。磷-氮型极 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 压抗磨添加剂可以分为磷酸酰胺，胺基磷酸酯，磷酸酯胺盐，磷-碳-氮型，磷腈聚合物。磷酸酰胺和胺基磷酸酯具有优良的抗磨性，而磷酸酯胺盐具有优良的极压性，但抗磨性不及磷酸酰胺和胺基磷酸酯。磷-碳-氮型的极压抗磨性不好，磷腈聚合物由于毒性较大，现已很少使用。总体来看，磷系极压抗磨剂有广阔的发展前景，各工业化国家正在进行广泛的研究。硫系、磷系、氯系化合物与金属表面发生化学反应的活性大小及承载能力的研究表明，反应活性越大，形成覆盖膜的能力越大，同时承载能力也越高。如果把相同活性的硫系、磷系、氯系化合物进行比较，形成覆盖膜的承载能力的大小顺序为:氯系，磷系，硫系。 2 磷酸酯的发展和研究 2.1 磷酸酯的概述 19 / 38 磷酸酯又称正磷酸酯[18],以与亚磷酸酯相区别,，是磷酸的酯衍生物，属于磷酸衍生物的一类。磷酸为三元酸，因此根据取代烃基数的不同，又可将磷酸酯分为伯磷酸酯,磷酸一酯、烃基磷酸,、仲磷酸酯,磷酸二酯,和叔磷酸酯,磷酸三酯,。 磷酸的一酯和二酯是强酸，例如磷酸甲酯和磷酸二甲酯的pKa分别为1.54和1.29。烃基磷酸、烃基焦磷酸和烃基三磷酸都以盐的形式存在于生物体内。DNA和RNA就可以看做是 [PO2(OR)(OR')−]n 类型的聚合物。 磷酸酯主要用作含磷农药、神经毒气、难燃液压油、润滑油。由特殊的催化酯化方法制备而成，广泛应用于金属加工业领域，在高载荷引起边界润滑条件下减少摩擦和磨损。LYCOMAX公司研制的磷酸酯包括油性的MAX-P16,水性的LYCO-P08 LYCO-P30等，常用于铝轧制液，钢板轧制液，拉削液，冲压油，超精研，磨削液，冷轧液等产品中。 2.2 磷酸酯润滑添加剂 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 有机磷酸酯胺盐类[17]极压添加剂被广泛地应用在齿轮油和金属加工液中，该类极压添加剂在低剂量条件下就表现出非常好的极压和抗磨性能，而且与其他添加剂，如硫化烯烃、氯化石蜡、硫代氨基甲酸盐和硫代磷酸盐，都具有很好的协同作用。该类添加剂的另个显著优点就是其腐蚀性小，甚至没有腐蚀，这是其他含硫极压添IIII所不能比拟的。 随着环保意识的增强。绿色润滑油引起人们的日益重视，而绿色润滑油的研究与发展无疑给润滑油的摩擦学研究领域提出了许多新的课题和发展方向。添加剂在基础油中的响应性和对生态环境的影响是必须要虑的因素。根据研究表明，一般含有过渡金属元素的添加剂和某些影响微生物活动和营养成分的清净分散剂会降低润滑剂的可生物降解性。而含N和P元素的添加剂因为能提供有利于微生物成长的养分，可提高润滑油的生物降解率。 ,2,油酸二乙醇酰胺磷酸酯的摩擦学性能的考察: 21 / 38 把不同质量的油酸二乙醇酰胺磷酸酯分散于基础油中，用四球摩擦磨损试验机考察其减摩抗磨性能，测试其磨斑直径。测定添加一定质量的油酸二乙醇酰胺磷酸酯的润滑油、添加T202的润滑油及未加添加剂的润滑油的最大无卡咬负荷。 ,3,添加剂复配性能的考察:本实验还考察了油酸二乙醇酰胺磷酸酯和T202之间的复配性能。在润滑油中添加一定质量的油酸二乙醇酰胺磷酸酯后，添加不同质量的T202将它们复配，并分别测其磨斑直径。 2.4.2 本课题的创新点 ,1,从环境友好方向来作为研究点来研究此课题，通过磷酸酯化、水解，能够制备出油酸二乙醇酰胺磷酸酯。 ,2,将制备的产物分散于基础油中，考察其减摩抗磨性能，从中得到磨斑直径与添加剂的用量的关系，从而得知油酸二乙醇酰胺磷酸酯添加剂对润滑油的抗磨减摩性能的影响。 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ ,3,将制备的产物与T202进行复配，考察其减摩抗磨性能，从中获得一个抗磨减摩性能最好的配比。 2.5实验试剂与实验设备 2.5.1实验试剂 本实验主要试剂原料与试剂列于表3.1中 表3.1 原料与试剂物性数据,1, 试剂名称英文名称分子式密度(g/l)分子量性状 油酸oleic acid C18H34O2 0.8935282.47 无色油状液体 五氧化二磷Phosphorus pentoxide P2O5 2.30141.94 白色无定形粉末或六方晶体 二乙醇胺Di-ethanolamineC4H11NO21.097105.14无色粘性液体 23 / 38 恒温磁力搅拌器S10-2型上海司乐仪器有限公司 分析天平YP502N上海精密科学仪器有限公司 2.6实验仪器介绍 2.6.1四球机 ,1,四球摩擦磨损试验机简介[19] 四球试验用钢球的材料为GCr5轴承钢，硬度为60-63HRC，钢球直径为12.7nm，符合国家GB/T12583的试验用球标准。试验前，所用钢球、油杯及夹头均用石油醚超声波清洗两次并用吹风机吹干待用。试验所用的添加剂为减二线油,基础油,。四球极压试验是在济南试验机厂制造的MQ-800四球机上进行的，最大负荷为800千克力。实验条件为:在室温 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 条件下，转速为1450r/min，每次试验时间105min。试验后用装有测微计的读数显微镜测量油盒内钢球的磨痕直径，按照国家标准GB3142-82的实验标准测定润滑油的最大无卡咬负荷PB值，一般一个油品需要经过几次重复测试才能测出它的PB值。 ,2,四球摩擦磨损试验机的工作原理[20] 四球机使用最广，主要用于评价润滑材料及其添加剂性能:具有用油量少，费用节省等优点。它采用四个直径为12.7nm的二级精度钢球,其中下面三个钢球浸没在试油中，并卡紧在油杯中保持不动，上面一个钢球夹紧在轴上，由电动机驱动旋转,通过液压加载使上球和下球相互扣紧，并做相对滑动，试验方法参见国标GB/T12583一1998。通过四球机试验可以测定润滑油的摩擦系数、承载能力以及钢球的磨损量。在四球机试验中，球的磨损和载荷的关系大致如图所示。轻载时，磨损随着载荷的增大而缓慢的加大，在这一阶段中，摩擦副表面保持着教完整的油膜,当载荷增大到PB时，磨损量急剧上升，称为最大无卡咬负荷。润滑油的PB值愈大，其油膜强度愈高,继续增大载 25 / 38 荷达到P2时，由于摩擦热和新生表面的活性，激发油中的EP剂与金属发生化学反应，生成反应膜，磨损又趋缓和,载荷加大到PC时，温度骤然上升，使球的接触表面发生焊接咬死，故PC称为烧结负荷，PC值愈大，则油的极压性愈好。 由于分子内和分子间相互作用，有机官能团的特征频率会由于官能团所处的化学环境不同而发生微细变化，这为研究表征分子内、分子间相互作用创造了条件。 分子在低波数区的许多简正振动往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振动方式彼此不同，这使得红外光谱具有像指纹一样高度的特征性，称为指纹区。利用这一特点，人们采集了成千上万种已知化合物的红外光谱，并把它们存入计算机中，编成红外光谱标准谱图库。 人们只需把测得未知物的红外光谱与标准库中的光谱进行比对，就可以迅速判定未知化合物的成份。 当代红外光谱技术的发展已使红外光谱的意义远远超越了对样品进行简单的常规测试并从而推断化合物 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 的组成的阶段。红外光谱仪与其它多种测试手段联用衍生出许多新的分子光谱领域，例如，色谱技术与红外光谱仪联合为深化认识复杂的混合物体系中各种组份的化学结构创造了机会,把红外光谱仪与显微镜方法结合起来，形成红外成像技术，用于研究非均相体系的形态结构，由于红外光谱能利用其特征谱带有效地区分不同化合物，这使得该方法具有其它方法难以匹敌的化学反差。 ,3,仪器特点 1, 只需三个分束器即可覆盖从紫外到远红外的区段, 2, 专利干涉仪，连续动态调整，稳定性极高, 3, 可实现LC/FTIR、TGA/FTIR、GC/FTIR等技术联用, 4, 智能附件即插即用，自动识别，仪器参数自动调整, 27 / 38 5, 光学台一体化设计，主部件对针定位，无需调 整。 ,4,红外光谱仪的广泛应用: 进行化合物的鉴定 进行未知化合物的结构分析，进 行化合物的定量分析 进行化学反应动力学、晶变、相 变、材料拉伸与结构的瞬变关系研究工业流程与大气 污染的连续检测，在煤炭行业对游离二氧化硅的监测， 卫生检疫，制药，食品，环保，公安，石油，化工， 光学镀膜，光通信，材料科学等诸多领域珠宝行业的 检测水晶石英羟基的测量，聚合物的成分分析，药物 分析。 ——→————————→———————→ 抽真空，保持温度80?,可改变的条件,控制温度 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 水解1h 用红外光谱法进行表征测试改变条件继续以上实验将不同含量的油酸乙二醇酰胺磷酸酯与T202按一定比例混合含有油酸乙二醇酰胺磷酸酯的T202用四球机测试其摩擦特性 将抗磨减摩性能最佳的油酸乙二醇酰胺磷酸酯含量与T202不同比例复配用四球机测试其摩擦特性得出抗磨减摩性能最佳的油酸乙二醇酰胺磷酸酯与T202的最佳配比 3油酸二乙醇酰胺磷酸酯的制备及T202复配的摩擦化学特性 29 / 38 3.1 实验原理 此反应为放热反应[16]，如果五氧化二磷直接以粉状加料，容易造成局部反应剧烈，结块，局部温度过高，产生的热量不及时充分扩散，会对含羟基物料产生脱水而加深产物的颜色，最终影响产物的质量和产率。为了克服这个问题，采用缓释法合成磷酸酯 。由于实际反应过程比较复杂，产物为单酯、双酯、聚磷酸酯以及一部分无机磷酸酯、未反应的磷酸、油酸酰胺等的混合物，在少量的水以及一定条件下，聚磷酸酯可转化为单酯。为此，拟定的合成路线包括酯化、水解等步骤。 ,3.1, ,3.2, 3.2 实验步骤 3.2.1油酸与二乙醇胺磷酸酯的制备和实验装臵 搭实验装臵，在250ml三颈烧瓶中，先加入38ml ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 油酸，逐渐升温至60? ，然后分2批加入11.4ml的二乙醇胺，每次5.7ml，抽真空，石油醚作带水剂，开动搅拌，随后逐渐升温至160?，在此温度下反应4 h，至不再有水蒸出时停止加热，室温下自然冷却出料，将称好11g五氧化二磷,可改变的条件,溶于适量石油醚中，随后在250ml三颈烧瓶中加入自制的油酸二乙醇酰胺，开动搅拌，分批逐滴加入石油醚和五氧化二磷的混合溶液，油酸二乙醇酰胺:五氧化二磷的摩尔比=1:1,可改变的条件,油酸二乙醇酰胺:五氧化二磷=1:1，抽真空，保持80?,可改变的条件,，反应3.5h,可改变的条件,。磷酸酯化反应结束后，在相同的温度下加入少量蒸馏水，水解1h，室温下自然冷却。用红外光谱仪对合成产物进行了结构分析，证明所合成的物质即为目标产物。 4 实验结果与讨论 31 / 38 4.1 油酸二乙醇酰胺磷酸酯的合成条件探讨 4.1.1反应时间对产物产率的影响 固定反应物的摩尔比为1:1，反应温度控制在80? ，水解时间1 h，考察产物产率随反应时间的变化情况，结果见表4.1。由表4.1可知，当反应时间达到4 h，产率达到91.4,，再增加反应时间，收率也无明显增加。因此反应时间为4h较为合适。 表4.1 反应时间对产物产率的影响/% 反应时间/h12345 产量13.8718.4022.9825.5225.49 产率49.765.982.391.491.3 4.1.2反应温度对产物产率的影响 固定反应物配比为1:1，反应时间为4 h，水解时间1h，改变反应温度，考察反应温度对产物产率的影 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 响，结果见表4.2。从表4.2可以看出，反应温度对产物产率影响不是特别大。所以从节省能量和产物的色泽考虑，反应温度以80?为宜。反应温度超过80?后，产品颜色较深。 表4.2 反应温度对产物产率的影响/% 反应物/?708090100 产量25.4325.5225.925.43 产率91.191.491.391.1 4.1.3反应物摩尔比对产物产率的影响 反应温度控制在80? ，反应时间4 h，水解时间1h，改变油酸二乙醇酰胺与五氧化二磷的配比，考察配比对产率的影响，结果见表4.3。表4.3表明，当其它条件因素不变，油酸二乙醇酰胺与五氧化二磷的摩尔比 33 / 38 等于1:1时，产率比较高，即油酸二乙醇酰胺与五氧化二磷的最适宜摩尔比为1:1。 由图4.5可以看出，磨斑直径随油酸二乙醇酰胺磷酸酯的增加而减少，这是因为磷酸酯在摩擦过程中，分散在润滑油中的磷酸酯可以随润滑油进到摩擦副表面凹陷处。在随后的摩擦中，表面突峰很快被磨掉，原进入到摩擦副表面凹陷出的磷酸酯将处在两表面之间，并作微滚动，变滑动摩擦为滚动和滑动复合摩擦，从而减小摩擦，导致磨斑直径减小，当磷酸酯的质量百分含量为1.5%时，磨斑直径下降趋势最大。由于过量的磷酸酯添加剂在摩擦过程中易团聚成较大的颗粒，造成磨粒磨损，使润滑剂的抗摩擦性能变差。因此，磷酸酯的含量不能过高，由此可见，基础油中含有油酸二乙醇酰胺磷酸酯的最佳百分含量为1.5%时效果最佳。 ,2, 各种基础油加入添加剂之后，用四球机测定 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 其摩擦后的PB(N)值。测定结果如表4.5。 表4.5 各种基础油以及加入1.5%油酸二乙醇酰胺磷酸酯添加剂后的PB(N)值 基础油1.5%磷酸酯T202 32#基础油765900898 图4.6 PB(N)值与所用基础油的关系图 由图4.6可知，加入T202能够使基础油摩擦后的PB值显著增大，因为在高温高压下，二烷基二硫代磷酸锌的某些离子键断裂，放出的硫原子和金属表面形成金属化合物薄膜，它是一种层状结构、摩擦系数低的润滑介质，使油膜强度显著增大，因此PB值随之增大，而加入1.5%磷酸酯添加剂之后，因为它将滑动摩擦改变为滑动与滚动的复合摩擦，使摩擦不是发生在摩擦副本体内，具有良好的极压性能，使得油膜的强 35 / 38 度增大，效果与添加T202的润滑油的油膜强度相似，因此，添加磷酸酯增大油膜强大的效果非常好。 ,3, 将油酸二乙醇酰胺磷酸酯与T202复配，使用1.5%磷酸酯，测定添加不同质量百分含量的T202后的磨斑直径，测定结果如表4.6。 5 结论 由实验研究及分析，得出了以下几点结论: ,1,经过磷酸酯化、水解制备了油酸二乙醇酰胺磷酸酯，并分别改变反应的摩尔比，反应时间，反应温度，寻找最佳的反应条件。结果表明:当反应温度为80?，反应时间为4h，油酸二乙醇酰胺与五氧化二磷的摩尔比为1:1时，反应进行的比较完全，产物的收 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 率相对较高，可以达到91.4%。 ,2,本实验还对产物用红外光谱进行了表征:位于2927.1、2856.9cm-处的峰为甲基、亚甲基的伸缩振动吸收峰，位于1672.1cm-处的峰为酰胺的羰基—N—C=O伸缩振动峰，位于1027.4cm-处的峰为酰胺的C—N伸缩振动吸收峰，说明产物含有酰胺键,位于1 312 .6cm-处的峰为P=O的伸缩振动吸收峰,位于960.9 cm-处的峰为P—O—C的伸缩振动吸收峰，说明产物为磷酸酯。由此证实了产品为预期结构的磷酸酯产物。 ,3,对实验中所合成的油酸二乙醇酰胺磷酸酯的摩擦学性能，T202的摩擦学性能以及两者复配后的摩擦化学特性进行了考察,通过使用四球摩擦磨损试验机测定了添加不同质量百分含量的磷酸酯的润滑油的磨斑直径,测定了添加1.5%(wt%)的油酸二乙醇酰胺磷酸酯与添加T202的润滑油同无添加剂的润滑油的PB值,测定了不同载荷下，无添加剂的润滑油、添加1.5%(wt%)磷酸酯的润滑油及添加1%(wt%)T202的润滑油的摩擦系数,测定了在添加1.5%(wt%)磷酸酯的 37 / 38 润滑油中加入不同质量百分含量的T202之后的磨斑直径。得到的实验结果表明:在润滑油中磷酸酯的含量为1.5%时，抗磨效果最好,添加T202的润滑油与添加1.5%(wt%)磷酸酯的润滑油的PB值相接近，减摩效果几乎相同,在相同载荷下，添加1.5%(wt%)磷酸酯比添加1%(wt%)T202均能使润滑油的摩擦系数减小，且磷酸酯使摩擦系数减小得更多，而随着载荷的提高，润滑油的摩擦系数会随之增大，磷酸酯比T202摩擦系数增大的少，说明磷酸酯的减摩效果比T202更好,当添加1.5%(wt%)磷酸酯时，加入1%(wt%)T202的抗磨效果最好。