硫化异丁烯在酯类合成油中的摩擦学特性

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Tribological Characteristics of Vulcanization IsobutyleneAdditives in Ester OilChen Zhuojun Feng Longlong Xu Jianing Li Baoliang Lu Yao(1.School of Automobile and Traffic，Shenyang Ligong University，Shenyang Liaoning 110159，China；2.Schol ofMechanical Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang Liaoning 1 10159，China；3.School of MechanicalEngineering，Dalian Jiaotong University，Dalian Liaoning 1 1 6028，China)Abstract：In order to study the tribological characteristics of vulcanization isobutylene additives in the neopentyl polyolester(NPE)O1"the trimelitate(TMT)，the maximum non-seizure load and weld point of NPE or TMT base oil with difer-ent content of vulcanization isobutylene(T321)and the wear scar diameter of steel ball were investigated by the four baltest machine.The appearance of abrasive SCar on steel ball was observed with the electron microscope(SEM)，and the lu·brication mechanism of vulcanization isobutylene was analyzed.The results show that the additive I32 1 in NPE shows ex-celent sensitivity and compatibility than that in TMT.The boundary lubrication ability of T32 1 in NPE is better than thatin TMT.The antiwear ability of T321 in TMT is better than that in NPE。

Keywords：vulcanization isobutylene；neopentyl polyol ester；trimeUitate；tribological behaviors合成油有着矿物基基础油不具备的优良性能，如宽泛的适应温度 ，更好的热氧化安定性与生物降解性等。目前普遍使用的矿物油润滑剂，由于生物降解性能较差，严重污染环境，因此 绿色”润滑剂的研制成为当前的热点 ∩用作绿色润滑油的基础油主要有植物油和合成酯。基础油在润滑油的组成中基金项目：国家自然科学基金专项基金项目/科学部主任基金项目 (51245012)；辽宁势学事业工公益研究基金项 目(211001003)。

收稿 日期 ：2012-11-23作者简介：陈卓君 (1958-)，女，博士，教授，研究方向为润滑与耐磨损技术 .E-mail：chenzhuojun###sohu.com。

占90%左右，而随着复配技术的发展，基础油已占到成品油的 95%甚至 98%，因此基础油的性能大大影响润滑油的性能 。大多数合成酯的生物降解性好且毒性较小，但价格相对昂贵。

本文作者选择新戊基多元醇酯、偏苯三酸酯为基础油，探讨了硫化异丁烯 (T321)在新戊基多元醇酯和偏苯三酸酯中的摩擦学特性。

1 实验部分1.1 基础油的理化性能实验所用 的基础油新戊基多元醇酯 (NPE.3)、偏苯三酸酯 (TMT-3)由山东聊城瑞捷化学有限公司提供，其理化性能 见表1。

50 润滑与密封 第38卷新戊基多元醇酯偏苯三酸酯淡黄色油状透明液体淡黄色油状透明液体25～35 5.5～6.570-75 9.5-10.5≤ 130≤120- 1O- 3O>270>270新戊基多元醇酯 (Neopentylpolyol ester)是分子结构中酯基邻位为季碳原子的-类合成酯，比双酯具有更优异的热和水解稳定性 ，主要包括新戊二醇酯、三羟甲基丙烷酯和季戊四醇酯 。偏苯三酸酯 (Tri-melitate)分子式为 c H (COOR) ，R为烷基。与传统矿物油相比，酯类基础油不仅具有热稳定性及低温性能，而且黏度指数高，具有优良的摩擦学性能，可生物降解，毒性低。 硫化异丁烯 (1321)含硫量高，具有良好的极压性能，与磷系添加剂有很好的配伍性，且对金属的腐蚀性相对较小，常用于调制中高档次的车辆齿轮油和工业齿轮油 。其理化性能 见表2。

表2 硫化异丁烯的理化性能Table 2 Physical and chemical properties of sulfurized isobutylene1.2 实验 方法使用厦门试验机厂生产的SM-800四球摩擦磨损试验机，根据四球试验标准 GB 3142.82进行实验。

实验钢球为上海钢球厂生产 ，直径 d为 l2.7 mm，材料为 GCrl5。实验时，电机的转速为 1 450 r/min，长磨时间为20 min，负荷为294 N，最大无卡咬负荷和烧结负荷的测试时间为10 S。实验测试了分别在新戊基多元醇酯和偏苯三酸酯中添加I321后的磨痕直径质量分数w/%(a)新戊基多元醇酯D、最大无卡咬负荷p 值和烧结负荷p。值。实验后，对试球表面进行扫描，分析了其微观表面形貌。

2 试验结果及分析图 l示出了新戊基多元醇酯和偏苯三酸酯无卡咬负荷P 值随 I321添加量的变化曲线∩以看出，I321在新戊基多元醇酯中的P 值大于偏苯三酸酯，即新戊基多元醇酯对硫系添加剂的感受性优于偏苯三酸酯。

l 2O080040000 1 2 3 4 5 6 7质量分数.，%(b)偏苯三酸酯图1 PB值随T321添加量的变化曲线Fig 1 Variation ofPB value with T321 content(a)neopentyl polyol ester；(b)trimelitate图2示出了新戊基多元醇酯和偏苯三酸酯磨痕直径随T321添加量的变化曲线∩以看出，1%质量分数的T321就明显提高了偏苯三酸酯的抗磨损能力，此时磨痕直径减小超过1/2，而3%质量分数的1321才使新戊基多元醇酯的磨痕直径约减小 1/2。这是因为，新戊基多元醇酯摩擦生成的含硫化合物的活性强于偏苯三酸酯，含硫化合物耗损快，故偏苯三酸酯的抗磨损能力优于新戊基多元醇酯。

O 0 0 O 鲫 帅 如11 1 52 润滑与密封 第 38卷在摩擦过程中，硫化异丁烯在新戊基多元醇酯中比在偏苯三酸酯中更容易释放活性s，活性 s在高温条件下易与Fe化合生成 FeS与Fe s ，因而T321在新戊基多元醇酯中比在偏苯三酸酯中有着更好的边界润滑能力。

3 结论(1)含 T321的新戊基多元醇酯的P 值高于含T321的偏苯三酸酯，即T321在新戊基多元醇酯中比在偏苯三酸酯中有着更好的边界润滑能力。

(2)2%质量分数的硫化异丁烯即可大大提高新戊基多元醇酯的烧结负荷，即新戊基多元醇酯与硫化异丁烯的配伍性优于偏苯三酸酯。

(3)含 T321的偏苯三酸酯的抗磨能力略好于新戊基多元醇酯。这是因为载荷较小时，摩擦性能不仅受边界润滑能力影响，同时也受黏度影响。当载荷-定时，黏度越高，越容易在钢球表面形成润滑膜，抗磨损能力就越强。