新型水溶性防锈抗磨多功能添加剂的研究

论文摘要

现代水基润滑剂研究的关键是无毒、环境友好、高效的多功能水溶性添加剂的研制。为了满足现代加工水平和绿色制造的要求,本工作主要从事抗磨和防锈的多功能水基添加剂的研究。由于羧酸及衍生物的来源广泛,有的羧酸又有一定的抗磨或防锈性能,所以本文首先对不同结构和链长的有机羧酸及衍生物醇胺盐的防锈性能和抗磨、减摩性能进行系统考察研究。发现随着烷基碳链的增长、极性基团的增多（增强）水溶性羧酸醇胺盐的防锈性能变好,二元酸醇胺盐的防锈性能比相同链长一元酸好,而一元酸的醇胺盐比相同链长的二元酸醇胺盐有更好的抗磨和减摩性能。将性能优异的醇胺盐型抗磨和防锈剂复配,研制得到SDCF-1。SDCF-1可作为适用于一般水质的切削和磨削液,已获得性能优良的实用效果。鉴于适用于特殊工况条件（抗高硬水）的水基润滑添加剂的缺乏,为了得到抗硬水的高效水溶性抗磨和防锈添加剂,通过对有机羧酸及衍生物醇胺盐的构效研究,进行新型水基添加剂分子设计,合成一系列N-酰基氨基酸衍生物（氨基酸有:脯氨酸,苯丙氨酸,谷氨酸,天门冬氨酸,肌氨酸,甲硫氨酸（蛋氨酸）,半胱氨酸）,并对N-酰基氨基酸醇胺盐的抗硬水能力、防锈性能和润滑性能进行考察。发现N-酰基氨基酸衍生物都有一定的防锈和润滑性能;而且N-辛酰谷氨酸,N-辛酰天门冬氨酸和N-月桂酰基肌氨酸等有优良的抗硬水能力（能抗2000ppm硬水）和热稳定性,并进行了络合机理的探讨。发现含有两个羧基的N-辛酰基的氨基酸衍生物如N-辛酰谷氨酸和N-辛酰天门冬氨酸三乙醇胺的防锈性能最好;N-油酰谷氨酸三乙醇胺盐表现出较好的摩擦学特性(15 mmol/L N-油酰谷氨酸三乙醇胺盐的磨斑直径D10"519N为0.36mm,摩擦系数μ为0.090)。研究发现含硫的N-长碳链酰基氨基酸有很突出的抗磨、减摩性能和优良的承载能力。当N-月桂酰半光氨酸三乙醇胺为0.6%时,水溶液的PB值最高达980N,磨斑直径(D10"519N是0.31 mm,摩擦系数（μ）为0.039。在磨削应用试验中,加工工件呈现出优异的光洁度（45#碳钢Ra=0.4um）。研究还发现:N-辛酰谷氨酸三乙醇胺盐和钙离子的络合比为2:1。N-长碳链酰基氨基酸醇胺盐具有较好的抗菌

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属切削过程的摩擦特点及切削液的作用
• 1.3 切削液的发展现状
• 1.4 切削液的发展趋势
• 1.5 水溶性防锈剂和润滑性添加剂的研究进展
• 1.5.1 水溶性防锈剂
• 1.5.2 水溶性润滑剂
• 1.6 本论文的选题依据、研究方法和技术路线
• 1.6.1 选题依据
• 1.6.2 研究方法和技术路线
• 参考文献
• 第二章 水溶性有机羧酸及其衍生物的防锈和润滑性能的研究
• 2.1 水溶性有机羧酸及其衍生物的合成及表征
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.2 有机羧酸及衍生物的合成
• 2.2 水溶性有机羧酸及衍生物的性能研究
• 2.2.1 试验部分
• 2.2.2 有机羧酸及衍生物三乙醇胺盐的防锈性能的考察
• 2.2.3 防锈剂的协同作用
• 2.2.4 水基润滑剂的摩擦学评定方法
• 2.2.5 水溶性有机羧酸及其衍生物三乙醇胺盐的润滑性能的考察
• 2.2.6 十一碳二元酸三乙醇胺的摩擦磨损性能和防锈性能
• 2.3 机理初探
• 2.3.1 防锈吸附机理
• 2.3.2 摩擦磨损机理
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 多功能水溶性添加剂的设计合成和性能考察
• 3.1 多功能水溶性添加剂的设计
• 3.1.1 分子设计方案
• 3.1.2 N-酰基氨基酸三乙醇胺盐作为水溶性添加剂的优越性
• 3.2 N-酰基氨基酸的合成及表征
• 3.2.1 N—酰基氨基酸的制备
• 3.2.2 N－酰基氨基酸合成条件的研究
• 3.2.3 N-酰基谷氨酸的合成与表征
• 3.3 N-酰基谷氨酸三乙醇胺盐的性能考察
• 3.3.1 N-酰基谷氨酸三乙醇胺盐的性能考察
• 3.3.2 N-酰基谷氨酸三乙醇胺盐的摩擦与磨损性能
• 3.3.3 添加剂浓度对承载能力的影响
• 3.3.4 N-酰基谷氨酸三乙醇胺盐抗硬水性能
• 3.3.5 N-酰基谷氨酸三乙醇胺盐抗菌性评定
• 3.4 其他 N-酰基氨基酸的合成与性能
• 3.4.1 其他 N-酰基氨基酸的合成及表征
• 3.4.2 N-酰基氨基酸醇胺盐防锈性能考察
• 3.4.3 N-酰基氨基酸醇胺盐摩擦与磨损性能
• 3.4.4 N-酰基氨基酸醇胺盐的其他性能
• 3.5 含硫 N-酰基氨基酸的合成与性能
• 3.5.1 N-酰基蛋氨酸和N-酰基半胱氨酸的合成和结构表征
• 3.5.2 含硫 N-酰基氨基酸三乙醇胺的防锈性能
• 3.5.3 含硫 N-酰基氨基酸三乙醇胺盐的摩擦学性能
• 3.5.4 含硫 N-酰基氨基酸三乙醇胺盐的切削性能
• 3.5.5 含硫 N-酰基氨基酸三乙醇胺盐经磨削后工件的表面光洁度
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 多功能 N－酰基氨基酸三乙醇胺添加剂的作用机理
• 4.1 防锈机理的探讨
• 4.1.1 用电化学法研究 N－酰基氨基酸三乙醇胺的防锈作用及机理
• 4.1.2 防锈吸附机理
• 4.2 摩擦化学反应机理研究
• 4.2.1 试验部分
• 4.2.2 磨斑的能谱分析和摩擦化学反应机理
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 应用特性研究
• 5.1 环境对水基防锈添加剂防锈性能的影响
• 5.1.1 表面活性剂对水溶性防锈剂性能的影响
• 5.1.2 水溶液的pH 值对防锈剂性能的影响
• 5.1.3 水的硬度对防锈性能的影响
• 5.1.4 水解稳定性对防锈性能的影响
• 5.2 水基合成切削液的研制
• 5.2.1 SDCF-1 防锈和摩擦学特性
• 5.2.2 SDCF-1 抗菌性
• 5.2.3 DCF-1 切削性能
• 5.2.4 用 SDCF-1 磨削后工件的光洁度
• 5.2.5 SDCF-1 毒性
• 5.3 抗硬水的液压支架液研制
• 5.3.1 SDHP-1 防锈与摩擦学性能
• 5.3.2 SDHP-1 其他性能
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 全文总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 本研究工作的主要创新点
• 攻读博士学位期间发表的论文及发明专利
• 致谢
• 附页1
• 附页2
• 发表意见书
• 博硕士学位论文同意发表声明