化學(xué)結(jié)構(gòu)及組成對(duì)合成酯摩擦特性的影響研究

1、    化學(xué)結(jié)構(gòu)及組成對(duì)合成酯摩擦特性的影響研究    朱碧寧摘要：本文以季戊四醇為例，研究了三種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)組成的合成脂的摩擦特性。所利用的原理是由于光對(duì)彈流實(shí)驗(yàn)的干涉，導(dǎo)致合成脂烴鏈長度增長，加大季戊四醇酯的油膜厚度。在摩擦實(shí)驗(yàn)中表明，不同的載物和不同的溫度情況下，合成脂的分子鏈增長會(huì)導(dǎo)致摩擦指數(shù)降低。同樣，跟隨實(shí)驗(yàn)載物以及實(shí)驗(yàn)溫度和頻率的增長，分成脂的磨損體積大大增加，其抗摩擦性能會(huì)變低。本文還會(huì)使用設(shè)備對(duì)研制出的最新合成脂類型的摩擦改進(jìn)劑進(jìn)行研究，并與舊型摩擦改進(jìn)劑的功能進(jìn)行了一個(gè)比較。關(guān)鍵詞：季戊四醇酯;摩擦特性;摩擦改進(jìn)劑從人類的發(fā)展歷史來看

2、，磚木取火的出現(xiàn)帶領(lǐng)人類文明向前邁了一大步，車輪利用摩擦力的原理解放了人類的雙腳，帶來的新的代步方式?，F(xiàn)今，摩擦學(xué)在各大領(lǐng)域得到了越來越多的重視并被廣泛應(yīng)用，從航天工程到交通出行，再到海洋探險(xiǎn)，世界上的所有的工程幾乎都離不開摩擦學(xué)的原理。人們很早便對(duì)摩擦學(xué)有了一個(gè)認(rèn)識(shí)，但對(duì)于摩擦學(xué)的定義是在15世紀(jì)中期意大利的文藝復(fù)興階段才出現(xiàn)，由意大利的一位學(xué)者對(duì)其進(jìn)行深入的研究。隨著研究的不斷深入，在摩擦學(xué)的基礎(chǔ)上又涌現(xiàn)出更多的發(fā)展機(jī)遇，例如納米摩擦學(xué)和智能潤滑等等。摩擦學(xué)作文一門以研究摩擦、磨損、潤滑為主的科學(xué)在機(jī)械和電子等領(lǐng)域占據(jù)重要地位。一項(xiàng)研究表明，全世界一年大約有1/21/4的能源因摩擦而被消耗

3、掉，在這其中大約65%的設(shè)備零件因摩擦受損而被損壞，45%的機(jī)器故障由摩擦受損而引起。因此，使用摩擦改進(jìn)劑作為機(jī)器兩接觸表面的潤滑，大大減低摩擦，可以大大減少破損，并解決目前全球面臨的能源危機(jī)。三種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)組成的季戊四醇酯的摩擦特性研究季戊四醇作為一種比較重要的合成脂，在航空、汽車的潤滑油以及抗燃液壓油等方面已被廣泛引用1。這種合成脂的脂基數(shù)量較多并且位的碳不含氫原子，因此具有蒸發(fā)成本低、安定性能好的特點(diǎn)，并且也方便用來做實(shí)驗(yàn)。（一）實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備階段本實(shí)驗(yàn)選擇三種分子鏈長度不同即不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的季戊四醇酯作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別為：季戊四醇五戊酸脂、季戊四醇五庚酸脂、季戊四醇五壬酸脂。三個(gè)

4、實(shí)驗(yàn)對(duì)象的分子結(jié)構(gòu)大致相似，從季戊四醇五戊酸脂、季戊四醇五庚酸脂到季戊四醇五壬酸脂三種合成脂的分子鏈長度在增加。同時(shí)根據(jù)相關(guān)的研究表明，在季戊四醇的分子結(jié)構(gòu)中，烴鏈的長度決定了其粘度，長度增加，粘度也在提高。（二）合成脂的摩擦性能分析對(duì)合成脂的摩擦性能進(jìn)行，即研究在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)載物、實(shí)驗(yàn)溫度以及頻率對(duì)合成脂摩擦性能的影響。1.實(shí)驗(yàn)載物的影響從實(shí)驗(yàn)中可以看出，因不同的實(shí)驗(yàn)載物，所以三種合成脂的抗摩擦性能并不相同。從季戊四醇五戊酸脂、季戊四醇五庚酸脂到季戊四醇五壬酸脂三種合成脂的摩擦系數(shù)在減小，同樣的磨損掉的體積也在減小，這是因?yàn)楹铣芍肿渔湹拈L度在增加，加強(qiáng)了與金屬表面之間的吸附，相應(yīng)的吸附

5、膜所能承受的力度增加，從而降低因摩擦所產(chǎn)生的磨損。即表明合成脂的分子鏈長度越長，其摩擦性能越好。另外在實(shí)驗(yàn)中還可以發(fā)現(xiàn)，因?qū)嶒?yàn)載物的增加破壞了季戊四醇表面的吸附膜的完好，從而增加了合成脂的磨損體積，抗摩擦性能大大降低。2.實(shí)驗(yàn)溫度的影響從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，三種不同分子鏈長度的季戊四醇在隨著溫度的增加中，其因磨損而減少的體積不斷地在增加，說明溫度的增加會(huì)損壞合成脂表面吸附膜的完好性，降低其抗摩擦性能。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)不同的溫度下，合成脂的摩擦受損體積均在減小，這表明合成脂中分子鏈長的會(huì)更加快速的形成表面的吸附膜，較之前更厚強(qiáng)度更強(qiáng)，從而可以改善其摩擦性能。3.頻率的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，三種合

6、成脂的摩擦系數(shù)在實(shí)驗(yàn)頻率的增加中都會(huì)有一定的幅度的提高，但在一個(gè)較高的頻率時(shí)，三種季戊四醇的摩擦系數(shù)有大致在一個(gè)水平線上。這代表合成脂與金屬表面產(chǎn)生的吸附膜會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)頻率而不太穩(wěn)定，頻率的增加導(dǎo)致金屬表面吸附膜損壞，從而增加摩擦受損體積。在相同的實(shí)驗(yàn)頻率下，從季戊四醇五戊酸脂、季戊四醇五庚酸脂到季戊四醇五壬酸脂三種合成脂的分子鏈長度在增加，相應(yīng)的受磨損體積也在減小，說明在一定范圍的實(shí)驗(yàn)頻率內(nèi)，分子鏈長的更易提高季戊四醇的抗摩擦性指數(shù)。3.實(shí)驗(yàn)小結(jié)這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)三種不同化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的季戊四醇進(jìn)行考察，三種季戊四醇最明顯的差別是三種合成脂的分子鏈長度各不相同，利用這一點(diǎn)進(jìn)行探究其摩擦特性的影響。對(duì)上述

7、三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了一個(gè)總結(jié)，可以得出：不論在什么實(shí)驗(yàn)條件下，合成脂的分子鏈的長度越長，更可以提高合成脂的摩擦性能，但是會(huì)適當(dāng)?shù)慕档推湓诘蜏叵碌牧鲃?dòng)性能;合成脂的摩擦性能還和結(jié)構(gòu)中烴鏈的長度有關(guān)，其烴鏈在分子結(jié)構(gòu)中的長度越長，越有利于形成相對(duì)更厚強(qiáng)度更大的金屬之間的吸附膜，從而會(huì)減少磨損體積，增加其摩擦性能。這個(gè)實(shí)驗(yàn)同樣還得出一個(gè)原理，合成脂與金屬接觸面形成的吸附膜并不是特別的穩(wěn)定，會(huì)因?qū)嶒?yàn)條件而發(fā)生改變。本實(shí)驗(yàn)中可以看出，隨實(shí)驗(yàn)載物和試驗(yàn)溫度的增加，都會(huì)相應(yīng)的破壞合成脂的摩擦性能，降低合成脂的抗摩擦性能。新研制摩擦改進(jìn)劑的摩擦性能研究在引言中已大致提到目前全世界有大量的能源因摩擦在被浪費(fèi)

8、，所以專家研究出一種摩擦改進(jìn)劑。例如潤滑油就像一種摩擦改進(jìn)劑，在機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上加長其使用壽命，并大幅度的減少因摩擦而引起的機(jī)器故障。摩擦改進(jìn)劑作為改善燃油的重要方法，已被廣泛應(yīng)用，并成為“綠色gdp”的研究焦點(diǎn)2。摩擦改進(jìn)劑是通過對(duì)金屬表面較強(qiáng)的吸附能力，從而達(dá)到降低磨損體積，增加摩擦性能以及節(jié)能減排的作用，提高了能源的利用率。摩擦改進(jìn)劑的使用不僅可以促進(jìn)建設(shè)綠色環(huán)保的環(huán)境，還可以增加經(jīng)濟(jì)收益。（一）新研制摩擦改進(jìn)劑在基礎(chǔ)油中的摩擦性能研究在這次的研究中我們主要是對(duì)一種新研發(fā)的摩擦改進(jìn)劑se進(jìn)行摩擦性能的研究3。利用很有名的四球?qū)嶒?yàn)對(duì)新研發(fā)出的摩擦改進(jìn)劑與傳統(tǒng)的摩擦改進(jìn)劑gmo進(jìn)行對(duì)比。

9、在實(shí)驗(yàn)中鋼球采用gcr 15的標(biāo)準(zhǔn)鋼球，因這種鋼球的硬度和直徑更便于觀察和記錄;并以一種合成脂油作為基礎(chǔ)油。在實(shí)驗(yàn)開始之前，需對(duì)鋼球表面的油脂進(jìn)行一下清理，可以利用石油醚對(duì)鋼球表面進(jìn)行超聲波清理兩遍即可。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，在基礎(chǔ)油中不論是添加哪一種摩擦改進(jìn)劑都可以減少基礎(chǔ)油在使用過程的磨損消耗，降低其摩擦系數(shù)，代表了這兩種摩擦改進(jìn)劑在一定的濃度范圍內(nèi)均可以起到一個(gè)很好的減少摩擦的作用。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中還可以看出，在相同的濃度范圍內(nèi)，在添加se的基礎(chǔ)油中其摩擦系數(shù)要低于添加gmo的基礎(chǔ)油，這就說明目前新研發(fā)出的摩擦改進(jìn)劑其性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于舊型摩擦改進(jìn)劑。（二）新研制摩擦改進(jìn)劑在發(fā)動(dòng)機(jī)油中的摩擦性

10、能研究新研制的摩擦改進(jìn)劑在基礎(chǔ)油中的摩擦性能比舊型摩擦改進(jìn)劑更好，現(xiàn)在將兩種摩擦改進(jìn)劑添加在日常使用的發(fā)動(dòng)機(jī)油中，來進(jìn)行對(duì)比與檢驗(yàn)。同樣選用gcr 15的標(biāo)準(zhǔn)鋼球，并對(duì)其進(jìn)行清洗，減少外在因素的影響4。從得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，兩種摩擦改進(jìn)劑加入到發(fā)動(dòng)機(jī)油中都可以提高其抗摩擦性能，同樣se的抗摩擦性能依然是優(yōu)于gmo.這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明新研制的摩擦改進(jìn)劑可以完全的投入到發(fā)動(dòng)機(jī)油的使用中，并且比舊型摩擦改進(jìn)劑會(huì)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)語本文考察了不同化學(xué)組成結(jié)構(gòu)的合成脂與其摩擦性能的影響，并探討了不同的實(shí)驗(yàn)條件下合成脂的摩擦性。結(jié)果顯而易見，合成脂的摩擦性能與它的分子鏈長度和烴鏈的長度有很大的關(guān)系，其中

11、分子鏈越長的合成脂在摩擦過程中其磨損消耗會(huì)越小，即摩擦性能越好。文中還對(duì)新研制的摩擦改進(jìn)劑進(jìn)行探究并與舊型摩擦改進(jìn)劑作了一個(gè)對(duì)比，其中發(fā)現(xiàn)摩擦改進(jìn)劑可以大量的減少因摩擦而產(chǎn)生的損耗，并且不論是基礎(chǔ)油還是發(fā)動(dòng)機(jī)油新型的改進(jìn)劑的效果好于傳統(tǒng)摩擦改進(jìn)劑。在未來，可以對(duì)以下三個(gè)方面的問題進(jìn)行研究：（1）對(duì)加入粘指劑的潤滑劑進(jìn)行理論探索，討論粘指劑與潤滑劑成膜之間的聯(lián)系與影響，并對(duì)加入粘指劑后產(chǎn)生的潤滑劑膜厚度不變的現(xiàn)象進(jìn)行徹底的分析與研究。（2）對(duì)于不同的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的潤滑劑與其性能的影響，對(duì)其抗摩擦受損性能是否有影響，并對(duì)潤滑劑潤滑原理進(jìn)行深入的探討與研究。（3）摩擦改進(jìn)劑在改善金屬表面的吸附膜時(shí)是否受外界溫度、實(shí)驗(yàn)載物以及實(shí)驗(yàn)頻率所影響。參考文獻(xiàn)：1白敏麗，劉美，王宇，等.薄膜潤滑的結(jié)構(gòu)和摩擦特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬j.潤滑與密封，2017，42（4）：12-16.2趙二輝，馬彪，李和言，等.轉(zhuǎn)速對(duì)濕式離合器局部潤滑及摩擦特性影響研究j.兵工學(xué)報(bào)，2017，38（4）：625-633.3李直，陳劍，沈錦龍，等.基于雙盤試驗(yàn)的齒面時(shí)變摩擦特性研究j.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2018，54（3）：73-81.4覃文