系列二巰基噻二唑衍生物的綠色合成及其摩擦學(xué)特性和機(jī)理研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)、科技和文化的迅速發(fā)展，現(xiàn)代摩擦學(xué)的主要任務(wù)不僅僅是單純地減少摩擦和磨損，更加突出了保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高人類(lèi)生存質(zhì)量的作用。因此，在滿足使用性能要求的同時(shí)，如何改善生態(tài)效能，是當(dāng)前潤(rùn)滑劑發(fā)展亟待研究和解決的重大課題。本文基于綠色化學(xué)的要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)方式合成了四個(gè)系列的無(wú)灰無(wú)磷巰基噻二唑衍生物添加劑，分別為長(zhǎng)鏈二硫醚型噻二唑衍生物、長(zhǎng)鏈多硫噻二唑衍生物、含羥基噻二唑衍生物和咪唑啉型噻二唑衍生物;用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)評(píng)價(jià)了它

2、們?cè)诳缮锝到饣A(chǔ)油和鋰基脂中的摩擦學(xué)性能，包括減摩和抗磨性能，以及極壓性能，并探究了它們的分子結(jié)構(gòu)與其摩擦學(xué)特性之間的關(guān)系規(guī)律;運(yùn)用X光吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）光譜檢測(cè)了由所合成的添加劑形成的熱膜及摩擦反應(yīng)膜的化學(xué)組成，對(duì)這些巰基噻二唑衍生物的潤(rùn)滑機(jī)理進(jìn)行了較深入的探討。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1、合成了長(zhǎng)鏈二硫醚型噻二唑衍生物
　　 (1)四種衍生物均能改善菜籽油的摩擦學(xué)性能，且高濃度下，在改善基礎(chǔ)油的摩

3、擦磨損性能方面，二取代物優(yōu)于一取代物。在減摩性能方面，含支鏈的MTD優(yōu)于無(wú)支鏈的MDD，而含支鏈的DTD優(yōu)于無(wú)支鏈的DDD。在抗磨性能方面，含支鏈的MTD優(yōu)于無(wú)支鏈的MDD，而含支鏈的DTD則與無(wú)支鏈的DDD相當(dāng)。
　　 (2)在提高最大無(wú)卡咬負(fù)荷方面，一取代物優(yōu)于二取代物。在提高燒結(jié)負(fù)荷方面，含支鏈的MTD優(yōu)于無(wú)支鏈的MDD。
　　 (3)加熱條件下，四種衍生物易經(jīng)歷熱氧化反應(yīng)而生成高價(jià)態(tài)的硫酸鹽。此外，一取代物的吸附

4、能力強(qiáng)于二取代物，且含支鏈衍生物的吸附能力弱于無(wú)支鏈衍生物。
　　 (4)摩擦條件下，四種衍生物趨向于與鋼球表面反應(yīng)生成低價(jià)態(tài)的硫化物。
　　 2、合成了長(zhǎng)鏈多硫噻二唑衍生物
　　 (1)兩種衍生物都是較好的減摩抗磨添加劑（濃度為0.1wt％時(shí)除外）。
　　 (2)在提高最大無(wú)卡咬負(fù)荷方面，無(wú)支鏈的PDDD優(yōu)于含支鏈的PDTD。在提高燒結(jié)負(fù)荷方面，含支鏈的PDTD優(yōu)于無(wú)支鏈的PDDD。
　　 (3

5、)加熱條件下，兩種衍生物易經(jīng)歷熱氧化反應(yīng)而生成高價(jià)態(tài)的硫酸鹽。含支鏈的PDTD的吸附能力弱于無(wú)支鏈的PDDD。
　　 (4)摩擦條件下，兩種衍生物趨向于與鋼球表面反應(yīng)生成低價(jià)態(tài)的硫化物。無(wú)支鏈的PDDD比含支鏈的PDTD更易在鋼球表面被氧化。
　　 3、合成了不同鏈長(zhǎng)的含羥基噻二唑衍生物
　　 (1)四種衍生物不利于改善鋰基脂的減摩性能，但能改善其抗磨性能，且長(zhǎng)鏈衍生物在抗磨性能方面優(yōu)于短鏈衍生物。
　　

6、 (2)在提高最大無(wú)卡咬負(fù)荷方面，短鏈衍生物優(yōu)于長(zhǎng)鏈衍生物。在提高燒結(jié)負(fù)荷方面，一取代物優(yōu)于二取代物，且短鏈衍生物優(yōu)于長(zhǎng)鏈衍生物。
　　 (3)各種濃度下，由MEPD和DEPD生成的熱膜的組成都類(lèi)似。低濃度時(shí)的熱膜由有機(jī)硫化物和硫酸亞鐵組成，而高濃度時(shí)的熱膜的主要成分是有機(jī)硫化物。在所考察的濃度范圍內(nèi)，由MEDD生成的熱膜均為有機(jī)硫化物和硫酸亞鐵的混合物。由DEDD生成的熱膜，低濃度時(shí)主要成分是硫酸亞鐵，而高濃度時(shí)則是有機(jī)硫化物

7、和硫酸亞鐵的混合物。
　　 (4)由MEPD生成的摩擦膜，低濃度時(shí)主要成分是硫化亞鐵，而高濃度時(shí)則為硫化亞鐵和二硫化亞鐵的混合物。在所考察的濃度范圍內(nèi)，由MEDD生成的摩擦膜的主要成分都是硫化亞鐵。低濃度時(shí)由DEPD生成的摩擦膜的主要成分也是硫化亞鐵，而高濃度下的摩擦膜則為硫化亞鐵和二硫化亞鐵的混合物。由DEDD生成的摩擦膜，低濃度時(shí)由硫酸亞鐵、少量的有機(jī)硫化物和硫化亞鐵組成，而高濃度時(shí)主要成分則是硫化亞鐵。
　　 4、

8、合成了咪唑啉型噻二唑衍生物
　　 (1)三種衍生物均能改善合成雙酯的抗磨性能，但不利于改善菜籽油的摩擦學(xué)性能。此外，三種衍生物也都能改善鋰基脂的抗磨性能。而在減摩性能方面，DIB在高濃度下優(yōu)于其它衍生物;且其在低載荷下有利于改善基礎(chǔ)脂的減摩性能，但在高載荷下失效。
　　 (2)兩種基礎(chǔ)油中生成的熱膜的組成均類(lèi)似，低濃度時(shí)的主要成分是硫酸亞鐵，而高濃度時(shí)則是硫酸亞鐵和有機(jī)硫化物的混合物。在鋰基脂中，低濃度時(shí)的熱膜都是有機(jī)硫

9、化物和硫化亞鐵的混合物，而高濃度時(shí)的熱膜的主要成分則為硫化亞鐵。
　　 (3)在菜籽油中生成的摩擦膜的主要成分是硫酸亞鐵，而在合成雙酯中生成的摩擦膜的主要成分則是硫化亞鐵。而在鋰基脂中，低濃度時(shí)，由SIB和DIB生成的摩擦膜都是二硫化亞鐵、硫化亞鐵和硫酸亞鐵的混合物，而由OIB生成的摩擦膜則為硫化亞鐵和硫酸亞鐵的混合物。高濃度下，由OIB和DIB生成的摩擦膜的組成與相應(yīng)低濃度時(shí)的組成類(lèi)似，而由SIB生成的摩擦膜的主要成分則是硫化

10、亞鐵。
　　 5、咪唑啉型噻二唑衍生物在可生物降解基礎(chǔ)油中與T205的復(fù)配
　　 (1)在合成雙酯中，SIB與T205的復(fù)配優(yōu)于T205的減摩性能，但不及SIB;而其它衍生物與T205的復(fù)配則不如T205的減摩性能。在菜籽油中，與T205的復(fù)配都優(yōu)于T205的減摩性能。
　　 (2)在合成雙酯中，與T205的復(fù)配都優(yōu)于T205的抗磨性能。在菜籽油中，與T205的復(fù)配同樣優(yōu)于T205的抗磨性能。
　　 (3

11、)在合成雙酯中，與T205復(fù)配后生成的熱膜的主要成分是硫酸亞鐵與有機(jī)硫化物。在菜籽油中，相應(yīng)的熱膜則為硫酸亞鐵、有機(jī)硫化物和硫化亞鐵的混合物，且這些衍生物在菜籽油中更易被氧化成高價(jià)態(tài)的硫酸鹽。此外，在合成雙酯中，復(fù)配后生成的熱膜中的含磷組分均為多磷酸鹽。在菜籽油中的情況也類(lèi)似，但還存在少量的磷酸鹽。
　　 (4)在合成雙酯中，由SIB與T205的復(fù)配后生成的摩擦膜的是硫酸亞鐵和少量的有機(jī)硫化物的混合物。而由其它衍生物復(fù)配后生成的