无机纳米润滑油添加剂的合成及性能研究

论文摘要

研究发现将纳米材料应用于摩擦学领域,许多纳米材料具有优良的摩擦学性能。而且研究表明,纳米粒子作为润滑油或基础油的添加剂能明显提高其摩擦学性能,具有很好的开发应用前景,从而在摩擦学研究中开辟了一个新的前沿领域。本论文提出了新而简单的方法制备两类无机纳米润滑油添加剂,通过多种控制手段和方法,可以得到不同粒径和形貌的纳米材料。本论文对于二硫化钼的合成,克服了以前合成条件苛刻的研究报道。采用简单的合成工艺、成本低廉且易于控制的液相沉淀法,首次成功地制备了二硫化钼纳米棒,其长度为50nm-150nm、直径为20nm-40nm。讨论了溶液的酸度对产物纯度的影响、表面活性剂对产物形貌的影响以及可能的反应机理。同时在比较低的反应温度下,控制反应体系的酸度、温度等,通过水热法合成颗粒大小均匀、平均粒径为30nm的二硫化钼球。并将二硫化钼纳米棒和纳米球添加到基础油中,由于纳米粒子的独特性质,因而具有优异的减摩性能。本论文通过微乳液法,首次成功地制备了颗粒尺寸只有17nm的硼酸锌纳米球。同时通过简单的液相法,以油酸为表面改性剂来改性硼酸锌纳米粒子,首次原位一步制备出疏水性的硼酸锌纳米片,其接触角高达132o。解决了无机粒子在基础油中均匀分散的难题,添加到基础油中具有很好的减摩效果。本论文以直径为40nm的二氧化硅球为核,通过原位自组装修饰上一层致密的硼酸锌壳,得到二氧化硅/硼酸锌核/壳纳米球。而且所得到的核/壳纳米球直径为50nm,壳平均厚度为5nm。并将其添加到基础油中,初步探讨了其减摩性能。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料与纳米摩擦学
• 1.2 二硫化钼的研究现状
• 1.2.1 二硫化钼的结构与性质
• 1.2.2 二硫化钼的制备方法
• 1.2.2.1 二硫化钼的传统工业制法
• 1.2.2.2 纳米二硫化钼的制备方法
• 1.2.2.2.1 化学法
• 1.2.2.2.2 物理法
• 1.2.2.2.3 物理法与化学法的结合
• 1.2.2.3 小结
• 1.2.3 二硫化钼的应用
• 1.2.3.1 作固体润滑剂与润滑油脂添加剂
• 1.2.3.2 作催化剂
• 1.2.3.3 作涂层与复合涂层
• 1.3 硼酸盐添加剂的研究现状
• 1.3.1 硼酸盐的结构
• 1.3.2 硼酸锌的研究现状
• 1.4 纳米粒子作润滑油添加剂的摩擦学特点
• 1.5 本论文选题目的和意义及主要研究成果
• 参考文献
• 第二章 纳米二硫化钼的形貌控制合成及其减摩性能研究
• 2.1 液相沉淀法合成二硫化钼纳米棒及其减摩性能研究
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.1.1 二硫化钼纳米棒的制备过程
• 2.1.1.2 样品的表征
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.1.2.1 X-射线衍射（XRD）分析与能谱图（EDS）分析
• 2.1.2.2 TEM
• 2.1.2.3 DTA-TG
• 2形貌的影响'>2.1.2.4 表面活性剂对MoS₂形貌的影响
• 2.1.2.5 反应机理的初步探讨
• 2.1.3 减摩性能测试与研究
• 2.1.4 小结
• 2.2 水热法合成二硫化钼纳米球及其减摩性能研究
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.1.1 二硫化钼纳米球的制备过程
• 2.2.1.2 样品的表征
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.2.1 X-射线衍射（XRD）分析与能谱图（EDS）分析
• 2.2.2.2 TEM
• 2.2.2.3 动态光散射测量颗粒的粒径分布
• 2.2.2.4 DTA-TG
• 2.2.2.5 反应机理的探讨
• 2.2.2.5.1 pH 值对产物纯度的影响
• 2.2.2.5.2 反应温度的影响
• 2.2.3 减摩性能测试与研究
• 2.2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 微乳液法合成硼酸锌纳米球及其减摩性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 硼酸锌纳米球的制备过程
• 3.2.3 样品的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 X-射线衍射（XRD）分析与能谱图（EDS）分析
• 3.3.2 TEM
• 3.3.3 FT-IR
• 3.3.4 DTA-TGA
• 3.3.5 反应物浓度对产物粒度的影响
• 3.3.6 反应机理探讨
• 3.4 减摩性能测试
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 液相法原位合成疏水性硼酸锌纳米片及其减摩性能研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 硼酸锌纳米球的制备过程
• 4.1.3 样品的表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 SEM 与TEM
• 4.2.2 X-射线衍射（XRD）分析与能谱图（EDS）分析
• 4.2.3 FT-IR
• 4.2.4 TG
• 4.2.5 接触角与活化度
• 4.2.6 制备过程中各因素的影响与调控
• 4.2.6.1 pH 对产物活化度的影响
• 4.2.6.2 乙醇用量对产物活化度的影响
• 4.2.6.3 反应时间对产物晶化度的影响
• 4.2.6.4 反应温度对产物晶化度的影响
• 4.2.6.5 锌盐对产物晶化度的影响
• 4.2.6.6 反应物配比对产物形态及活化度的影响
• 4.2.6.7 不同反应时间对产物活化度的影响
• 4.2.6.8 反应机理初步探讨
• 4.3 减摩性能测试
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 无机核壳纳米球的制备及其减摩性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 单分散二氧化硅纳米球的合成
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.1.1 试剂
• 5.2.1.2 单分散球形二氧化硅粒子的制备过程
• 5.2.1.3 单分散球形二氧化硅粒子的表征
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.2.2.1 TEM
• 5.2.2.2 二氧化硅粒子的粒度及粒度分布
• 5.2.2.3 TG-DTA
• 5.2.2.4 二氧化硅粉体的XRD
• 5.2.2.5 红外光谱
• 5.2.3 二氧化硅颗粒的形成机理和过程
• 5.2.4 反应条件对形成二氧化硅颗粒粒径的影响
• 5.2.4.1 反应温度对二氧化硅颗粒粒径的影响
• 5.2.4.2 反应时间对二氧化硅颗粒粒径的影响
• 5.2.4.3 氨水的用量对二氧化硅颗粒粒径的影响
• 5.3 二氧化硅/硼酸锌核/壳纳米球的合成与减摩性能研究
• 5.3.1 实验部分
• 5.3.1.1 试剂
• 5.3.1.2 二氧化硅/硼酸锌核/壳纳米球的制备过程
• 5.3.1.3 样品的表征
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.3.2.1 TEM
• 5.3.2.2 SEM
• 5.3.2.3 XRD
• 5.3.2.4 FT-IR
• 5.3.2.5 硫酸锌加入的方式对产物形貌的影响
• 5.3.3 机理探讨
• 5.3.4 减摩性能研究
• 5.4 小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 中文摘要
• Abstract