水溶性含氮雜環(huán)對不同金屬的摩擦學及防腐機理研究.pdf

1、水基潤滑劑目前面臨的難題是潤滑性、抗腐蝕性、穩(wěn)定性差等問題，所以研制性能優(yōu)良的水基潤滑添加劑十分重要。含氮雜環(huán)化合物有緊湊的化學結構，杰出的熱穩(wěn)定性，優(yōu)越的摩擦學性能。咪唑啉有一定的水溶性和良好的防腐蝕性能。因此將有防腐功能及親水官能團的咪唑啉和有極壓、抗磨的含氮雜環(huán)官能團相結合，合成含有咪唑基團的水基潤滑添加劑，考察其水溶性、防腐蝕性能及摩擦學性能，具有十分重要的意義。
　　本文主要合成了六種支鏈長短不同的咪唑啉衍生物，三種酰胺

2、基脂肪酸咪唑啉、三種苯并三氮唑乙酸咪唑啉，對其作為水基潤滑劑的摩擦學性能研究、對YG8硬質合金及Q235低碳鋼在鹽酸環(huán)境下的緩蝕性能研究，應用EDS-SEM和XPS等分析儀器對其緩蝕機理和摩擦機理進行研究。主要得出以下結論：
　?。?）所合成的脂肪酸咪唑啉，有良好的水溶性和減摩抗磨能力。極壓及抗磨能力最好的是四乙烯五胺鏈咪唑啉，極壓值為333N，是水基基礎液的2.4倍。三種添加劑濃度2.0wt%時，磨斑直徑最小，其中四乙烯五胺鏈咪

3、唑啉抗磨能力最穩(wěn)定。減摩性能強弱為二乙烯三胺鏈咪唑啉>三乙烯四胺鏈咪唑啉>四乙烯五胺鏈咪唑啉。二乙烯三胺鏈咪唑啉0.5wt%濃度時，平均摩擦系數(shù)最小約0.06，且摩擦系數(shù)隨時間變化保持平穩(wěn)。通過對鋼球表面分析，四乙烯五胺鏈咪唑啉磨斑溝壑少深度淺，其磨損表面光滑。通過SEM、EDS和XPS分析得出在鋼球表面生成的含氮有機膜起到了極壓抗磨減摩效果。
　?。?）脂肪酸咪唑啉為緩蝕劑時，在HCl溶液中有很好的緩蝕效果。YG8硬質合金在緩蝕

4、劑濃度為1.0wt%中浸泡15分鐘，就起到了很好的緩蝕作用，而Q235鋼則為浸泡60min。市售硬質合金刀頭浸泡在緩蝕劑72h后，通過SEM+EDS觀察腐蝕表面，發(fā)現(xiàn)空白組硬質合金表面缺損較嚴重，明顯有WC顆粒脫落，而三種添加劑浸泡前后表面變化不大，說明三種添加劑均具有良好的緩蝕性能。測定浸泡溶液中Co離子含量，發(fā)現(xiàn)三種添加劑中Co離子濃度都在1.0mg/L以下，而空白水溶液中Co為6.51mg/L，證實YG8硬質合金的腐蝕是由于粘結相

5、Co析出后導致WC粉末脫落。四乙烯五胺鏈咪唑啉溶液中的Co含量為0.57mg/L為空白溶液的十分之一。通過電化學腐蝕試驗，得出四乙烯五胺鏈咪唑啉不僅對YG8硬質合金有良好的緩蝕效率，1.0wt%緩蝕效率為74.11%，對Q235鋼的緩蝕效率仍為三者最佳，1.0wt%緩蝕率達到53.32%。
　　（3）苯并三氮唑咪唑啉有良好的水溶性及優(yōu)良的緩蝕性能，但抗磨減摩性能一般。載荷低時三種添加劑都有杰出的抗磨能力，98N，2.0wt%苯三唑

6、四乙烯五胺咪唑啉磨斑最小為0.395mm。但高載荷時只有苯三唑四乙烯五胺鏈咪唑啉則相對穩(wěn)定，其他兩種咪唑啉的抗磨性能會出現(xiàn)很大波動。三種添加劑對Q235鋼及YG8硬質合金均有良好的緩蝕效果，苯三唑二乙烯三胺鏈咪唑啉對YG8硬質合金的緩蝕率為51.30%，苯三唑四乙烯五胺鏈咪唑啉對Q235鋼緩蝕率為52.78%。測定浸泡溶液中的Co離子，發(fā)現(xiàn)三種添加劑溶液中Co離子濃度都在2.0mg/L以上，而空白水溶液中的Co為6.51mg/L，Co離

7、子濃度最低為苯并三氮唑四乙烯五胺咪唑啉為2.35mg/L。Co離子浸出率比脂肪酸咪唑啉高兩倍以上，說明苯并三氮唑咪唑啉對于抑制Co離子的浸出能力弱于脂肪酸咪唑啉。
　　（4）對于YG8硬質合金，單一脂肪酸咪唑啉的緩蝕率大于單一苯并三氮唑咪唑啉，優(yōu)于兩種產品與T305復配產物，平均緩蝕率超過60%。而苯并三氮唑咪唑啉衍生物和極壓抗磨劑T305復配后對于YG8硬質合金緩蝕性能有所上升，但仍以單一脂肪酸咪唑啉緩蝕性能最佳。對于Q235鋼