高水解穩(wěn)定性十二烷基苯硼酸酯潤滑添加劑的制備及其摩擦學(xué)研究.pdf

1、在環(huán)境和資源成為全球矚目的焦點和我國經(jīng)濟社會高速發(fā)展的背景下，如何保障經(jīng)濟和社會較快發(fā)展而又不對環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害，實現(xiàn)“綠色GDP”，是我們面臨的的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，發(fā)展環(huán)境友好型潤滑油添加劑是其中一項重要研究課題。有機硼酸酯添加劑具有良好的極壓抗磨減摩性能、低毒無臭、環(huán)境適應(yīng)性好、良好的抗氧性、腐蝕性小和很好的密封適應(yīng)性等突出優(yōu)點，被認(rèn)為是未來環(huán)境友好型添加劑的熱門候選者，但水解穩(wěn)定性一直是制約硼酸酯添加劑發(fā)展的一個重要問題。
　

2、　本文通過分子設(shè)計，提出一種新型的提高硼酸酯水解穩(wěn)定性的方法：將苯環(huán)與缺電子B原子直接相連，B原子空的p軌道與苯環(huán)的大π鍵形成p-π共軛，從而使 B原子的缺電子性從根本上得到解決，同時在苯環(huán)的另一端接上一個長鏈烷基，不僅具有位阻效應(yīng)，阻礙水分子對硼酸酯的進攻，也能夠提高硼酸酯添加劑的油溶性。此處圖片省略...
　　依照所設(shè)計分子結(jié)構(gòu)，合成四類新型的無灰無磷十二烷基苯硼酸酯添加劑：非活性十二烷基苯硼酸酯、含氮十二烷基苯硼酸酯、含硫十

3、二烷基苯硼酸酯和含雜環(huán)十二烷基苯硼酸酯。利用“飽和水蒸汽加速水解法”考察了所合成添加劑的水解穩(wěn)定性，并與常見硼酸酯添加劑進行比較，評估所設(shè)計添加劑分子結(jié)構(gòu)對提高硼酸酯水解穩(wěn)定性的效果；用四球摩擦磨損試驗機評價它們在礦物油中的極壓、抗磨和減摩性能；運用X光吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜（XANES）對上述添加劑在礦物油中的熱膜和摩擦膜進行研究，并將結(jié)果與摩擦學(xué)性能相結(jié)合，分析不同類型十二烷基苯硼酸酯添加劑在摩擦副表面的作用規(guī)律，揭示其極壓抗磨減摩作用機

4、理。通過以上研究，獲得了若干有價值的研究成果：
　　1、合成了四類無灰無磷十二烷基苯硼酸酯添加劑：
　　a.非活性十二烷基苯硼酸酯：DBOO、DBOD和DBPE。此處公式省略...
　　b．含氮十二烷基苯硼酸酯：DBOT、DBDB和DBNB。此處公式省略...
　　c．含硫十二烷基苯硼酸酯：TBPB、DSPB和TSPB。此處公式省略...
　　d．含雜環(huán)十二烷基苯硼酸酯：DBMT、DSNB、DBMD和OMD

5、B。此處公式省略...
　　2、水解穩(wěn)定性測試結(jié)果表明所合成的四類無灰無磷十二烷基苯硼酸酯添加劑，與普通硼酸酯和含氮硼酸酯相比，都顯示出非常優(yōu)越的水解穩(wěn)定性，尤其是DBPE、DBDB、DSPB、TSPB和DBMT，說明在硼酸酯中引入具有位阻效應(yīng)的長鏈烷基和帶有大π鍵的苯環(huán)與缺電子的硼形成p-π共軛能夠有效地提高硼酸酯的水解穩(wěn)定性，同時引入N元素有利于硼酸酯水解穩(wěn)定性的提高，此外，添加劑分子結(jié)構(gòu)中引入的烷基鏈對水解穩(wěn)定性也有明顯影響

6、，烷基鏈結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，水解穩(wěn)定性越好；
　　3、摩擦學(xué)性能測試和表面形貌分析結(jié)果表明四類無灰無磷十二烷基苯硼酸酯添加劑都有一定的極壓和抗磨性能，部分還有減摩性能，特別是DBPE、DBDB、DSPB、OMDB和DBMT，說明所合成添加劑能提高基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)性能；與非活性硼酸酯相比，引入活性元素N、S和雜環(huán)官能團對硼酸酯的摩擦學(xué)性能都有明顯的提高，同時硫元素的腐蝕磨損是影響抗磨減摩性能的重要因素。
　　4、XANES分析結(jié)果表明，

7、四類無灰無磷十二烷基苯硼酸酯添加劑的熱膜和摩擦膜中，硼元素主要形成了三配位和四配位的硼氧化物（氧化硼和硼酸鹽混合物），某些含氮添加劑的摩擦膜中還有少量的氮化硼，對摩擦學(xué)性能有明顯的影響；而硫元素在熱膜中主要形成了有機硫化物和硫酸亞鐵，在摩擦膜中主要形成了硫化亞鐵和硫酸亞鐵，不同添加劑的摩擦膜中硫化亞鐵和硫酸亞鐵的含量也不盡相同，與含硫十二烷基苯硼酸酯相比，含雜環(huán)十二烷基苯硼酸酯熱膜中多了有機硫化物，摩擦膜中更多的生成了硫化亞鐵，說明含雜