硫化异丁烯在聚α-烯烃中的摩擦学性能

合成润滑材料 SYNTHETIC LUBRICANTS2012年39卷第4其o:10.39j.sn.162-4364.2012.04.002硫化异丁烯在聚α-烯烃中的摩擦学性能童宗文,杨洪滨(中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081)摘要:用 Falex试验机考察了硫化异丁烯在聚-烯烃中的摩擦学性能。结果显示,硫化异丁烯不能改善聚a-烯烃抗磨性能,但可以明显地提高聚α-烯烃的极压性能。关键词:硫化异丁烯聚α-烯烃摩擦学性能中图分类号:TE624.8+2文献标识码:A文章编号:1672-4364(2012)04-0004-03随着科学技术的发展,机械传动装置正朝着小生C-S键的断裂而生成硫化铁膜起极压作用。型化、高速化、高效和高可靠性的方向发展,对润滑硫化异丁烯是目前应用非常广泛的含硫极压油的性能要求也越来越高。在某些条件下,矿物型抗磨添加剂,图1是国产和进口两种硫化异丁烯在润滑油已经不能满足实际需要,而合成润滑油具有PA08中的抗磨效果。较高的粘温性和抗氧化性等,能满足高负荷、高低.4温、高转速、高能辐射和强氧化介质等特殊环境下1.2的使用要求;同时,随着人们对环境保护越来越重视,合成润滑油在环保方面也显现出很大的优势。低分子的聚α-烯烃(PAO)具有较好的生物降解性能,其环保性能比矿物型润滑油优越,硫化异丁 1540烯具有硫含量高,极压抗磨性能好,又具有中等化学0.64活性,是一种被广泛应用的极压抗磨剂,为此考察了硫化异丁烯在聚α-烯烃(PAO)中的摩擦学性能。图1硫化异丁烯在PAO8中的抗磨效果由图1可知,国产硫化异丁烯(T321)和进口硫1实验部分1.1试验设备和材料化异丁烯(Maycobase1540)在PAO8中的抗磨效果考察所用的设备主要为由计算机控制的 Falex相当,随着添加量的增加,磨斑直径也随之增大,抗四球试验机,可实时测量并记录试验过程中的摩擦效果均比基础油PAO8差(纯PAO8的磨斑直径力矩、摩擦因数和温度等参数。试验钢球为φ12.7mm为0.73mm)图2是两种硫化异丁烯添加在PAO8中四球的二级GCr15钢球,硬度为59HRC~61HRC,由上海钢球厂提供。试验摩擦因数的变化情况。1.2基础油和添加剂考察选用的低粘度聚-烯烃(PAO8)由 Mobil公司提供;硫化异丁烯添加剂有国产的T321和进口的 Maycobase15400.02结果与讨论普遍认为13,含硫极压抗磨剂的极压抗磨性能与硫化物的C-S键能有关,键能较弱的C-S键能容020100150020002500300500易生成防护膜,具有较好的抗磨效果,其作用机理试验时间/s图2硫化异丁烯在PAO8中的摩擦因数变化是首先在金属表面上吸附,减少金属面之间的摩擦,随着负荷的增加,金属面之间接触点的温度瞬收稿日期:2012-09-1时升高,硫化物首先与金属反应形成硫醇铁覆盖膜介:童宗文(1978-),男,助理研究员,现从事润滑(S-S键断裂),从而起抗磨作用,在极压区域内则发油脂的研究与开发Emai:tzn816.com2012年39卷第4期童宗文,等硫化异丁烯在聚a-烯烃中的摩擦学性能5由图2可知,在试验开始阶段,添加硫化异丁丁烯的PA8在初始试验阶段的摩擦因数小于纯烯的PA08的摩擦因数要小于纯PA8的摩擦因PAO8的摩擦因数,说明在初始试验阶段硫化异丁数,但随着试验的进行,添加有硫化异丁烯的烯有利于提高PA08的抗磨性能。但随着试验的进PA8的摩擦因数快速增加,在试验大约进行到行,添加硫化异丁烯的PAO8的摩擦因数逐渐变480s后其摩擦因数均大于纯PAO8的摩擦因数。大抗磨性能变差。摩擦因数主要反映的是摩擦副接触表面的粗糙程图3~图5是纯PAO8与分别添加5%质量分度,进而反映出润滑油的抗摩擦性能。数的T321和 Maycobase1 1540的PA08四球试验后结合图1中曲线的变化可以知道,加入硫化异钢球磨斑的扫描电子显微镜(SEM)照片图3纯PAO8的SEM照片图4PA8+5%t321的Sem照片图5pao5%Maycobase11540SM照片由图3~图5可以看出,在加入5%的硫化异丁的摩擦时间内有利于降低摩擦副的摩擦因数,但随烯后,磨痕变得更为明显,这个结果与图1试验数着摩擦时间的增长,e-S化合物会导致摩擦因数据相吻合。通过光电子能谱(XPS)对磨斑表面的元快速增加,反而增加磨损。有观点认为6,这是由素进行研究,发现纯PA08的表面不存在硫元素,于Fe-S化合物薄膜的磨损大体可分为两个阶段,而加入5%的T321和 Maycobase1540后的磨斑表第一阶段摩擦主要发生在固体润滑膜内部,摩擦因面有硫元素和铁元素的电子结合峰存在,说明加入数很低表现为膜的磨损;第二阶段摩擦表面发生直硫化物单剂后在试验中发生了化学反应,有Fe-S接接触,导致摩擦因数上升和擦伤。同时由于Fe-化合物生成。有报道45e-S化合物有利于降低摩化合物较脆弱,导致第一阶段的磨损时间较短。擦副的摩擦因数,从而提高抗磨性能。结合图2的表2为在PA8中添加5%T321的磨斑直径试验结果可以看出,在摩擦的初始阶段,Fe-S化合(WSD)随磨损时间的变化情况。物有利于降低摩擦因数,但是随着摩擦时间增长项目10s20s30s60s600s1800s3600s表2磨斑直径随磨损时间的变化摩擦因数快速增大,导致抗磨效果反而变差。表1是两种硫化异丁烯在PAO8基础油中的四wsDmm0.360.380.420.480.780.881.08球考察结果,试验条件为1450r/min,10s,25℃。由表2可知,T321的磨斑直径随着试验时间表1硫化异丁烯在PAO8中的润滑性能的增加快速变大,这与摩擦因数的变化相一致,说项目PAO8PA08+5%T321P08+5% Maycobase 151540明硫化异丁烯在磨损试验中所形成的Fe-S化合物PN58811171117薄膜的抗磨损时间很短,即第一阶段的磨损时间很由表1中的数据可知,在PAO8中添加5%的短,很快进入到第二阶段磨损。这时磨损剥离下来T321和 Maycobase1540后,润滑油的P值较基础的Fe-S化合物反而会成为研磨剂,导致摩擦因数油均提高了100%,润滑油的极压性能得到了较大上升和磨斑直径变大。程度的改善,两种硫化异丁烯在PAO8中的极压性表3是两种硫化异丁烯在500SN中的抗磨性能。能基本相当。表3硫化异丁烯在500SN中的抗磨性能结合摩擦因数,扫描电子显微镜(SEM)照片和项目500sn500sn+2%321500sn+2% Maycobase 1150sD/mm0.690.570.60光电子能谱(XPS)的试验结果,说明在摩擦试验中硫化异丁烯中的硫元素能够和钢球表面的铁元素由表3可知,在500SN中添加2%的T321或发生化学反应生成Fe-s化合物,该化合物在较短 Maycobase1540后,润滑油的抗磨性能较基础油成润滑材料6 SYNTHETIC LUBRICANTS2012年39卷第4期500SN有较大的改善,磨斑直径分别减小了17%和13%,这和在PAO8中加入T321和 Maycobase1540参考文献添加剂后所得到的结果完全相反,这可能是基础油【1]黄文轩.润滑剂添加剂应用指南[M]北京:中国石化出PAO8和500SN的差异所导致的。PAO8是全合成版社,2007:5-53基础油,组成结构简单,基本不含有其它杂质成分;2]欧风摩擦化学节能润滑技术的应用[]润滑与密封而500SN基础油是经过加氢处理的矿物油,组成1991,(1):50-55结构复杂,且其中必然含有少量的硫、氮等杂质,这3] Fu Shangfa, Tao Dehua, Zhang Jianhual. tudy on些杂质的存在可能反而有助于改善硫化异丁烯的 the tribological characteristics of molybdenum poly-抗磨性能,说明硫化异丁烯和其它元素协同使用更 isobutenyl succinate as an additive in white oil [J].Tri-有利于改善抗磨性能。 bology,2003,23(6):514-518.4]聂明德,吴伟忠干膜润滑剂及其在航空工业上的应用[J]3结论摩擦学学报,1982,(2):124-128硫化异丁烯在聚-烯烃中的抗磨性能较差, [5] Fang Xiaodong, Zhang Daming, Liu Yourong,et al.Tribo不能改善聚a-烯烃(PAO8)的抗磨性能,反而使得 logical behavior of ion sulphuration coating on iron and聚a-烯烃抗磨性能变差。硫化异丁烯中的硫元素 steel surface and its application [C].Proceedings the可以与摩擦表面的铁元素发生化学反应,生成Fe- S first Asia International Conference on tribology981化合物,该化合物可以在短时间内降低摩擦表面的6]聂明德党鸿辛固体润滑材料在我国空间技术中的应摩擦因数,但随着时间的延长,摩擦因数会快速增用研究[J摩擦学学报,1982,(3):179-184加,影响聚α-烯烃的抗磨性能硫化异丁烯可以提7]杨中东,陈淑华,樊占国,等PTFE固体润滑膜技术及高聚a-烯烃的极压性能。其应用[J]电镀与涂饰,2003,22(5)30-33 Tribological Properties of Sulfurized Isobutylene in PAO Tong Zongwen, Yang Hongbin(Metals& Chemistry Research Institute,cas, Beijing100081, China) Abstract: The tribological properties of sulfurized isobutylene in PAO were investigated with Falex tester. The results showed that the sulfurized isobutylene could not improve the anti-wear property of PAO, but could elevate the extreme-pressure performance of PAO significantly. Key words: sulfurized isobutylene;pao; tribological property欧佩克微调全球石油需求预测新华网维也纳10月10日电:石油输出国组织(欧佩克)10日发表石油月度报告,小幅调整今明两年的全球原油需求增长预测。这份报告预计2012年的全球原油需求将达到每天8881万桶,2013年将增至每天8960万桶。这一预测比上个月度报告分别小幅上调了7万桶和5万桶。但报告同时指出,目前全球经济依然面临困难,世界几大经济体经济,尤其是中国、美国和欧元区国家经济的增长势头对今明两年国际石油需求走向有着十分重大的影响,国际工业生产放缓将影响未来国际石油消费。此外,欧佩克认为,国际经济的未来走向仍不明朗,一系列因素都会对未来全球原油需求造成影响,未来一段时间国际原油需求有不确定性。