超滑概念(摩擦系数<0.01)于上世纪90年代提出,近年来1,3-二酮EPND(1-(4-乙基苯基)壬烷-1,3-二酮)油基润滑材料被发现在实验中可以达到超滑,在精密仪表、微型电机等精密机械领域具有很好的应用前景。然而,因为EPND存在不饱和键,导致其氧化安定性较差,限制了其在较高温度下的应用,并影响其在终身润滑条件下的润滑稳定性。
本论文首先对EPND的热氧化行为进行了分析,并与同粘度商业仪表油4121的氧化安定性进行比较。将三种不同作用机理的抗氧化剂(纳米沸石、胺类抗氧化剂和酚类抗氧化剂)与EPND进行复配,通过相容性分析、红外光谱以及抗氧化性能测试对EPND与这三种抗氧化剂的匹配性进行了研究。将匹配性最佳的抗氧化剂按照三种不同质量分数与EPND进行复配,研究其在不同掺杂量条件下对EPND氧化安定性和摩擦磨损性能的影响规律。主要结论如下:
(1)通过烘箱加速氧化实验研究EPND的热氧化行为,红外光谱分析证实EPND由于1,3-二酮官能团中羰基的不饱和性,在较高温度下易生成羧酸类氧化产物;随着氧化时间的增加,油液的酸值和动力粘度均不断增大;将EPND与同粘度商业精密仪表油4121进行氧化安定性的横向比较,高压差示扫描量热分析(PDSC)发现EPND在氧化起始温度和氧化诱导时间方面均存在明显差距。
(2)三种抗氧化剂(掺杂量均为1%)与EPND匹配性研究表明,由于EPND粘度较低,氧化产物吸附剂纳米沸石粉末在EPND中无法稳定分散;基于自由基捕获作用的胺类和酚类抗氧化剂均可溶于EPND,但胺类抗氧化剂在EPND中生成了不稳定的微量物质;因此,在三种抗氧化剂中酚类与EPND的相容性最佳。通过烘箱加速氧化实验和PDSC,证实了酚类抗氧化剂可以显著减小EPND氧化过程引起的油液酸值和粘度变化,并提高氧化起始温度、延长氧化诱导时间。
(3)通过研究酚类抗氧化剂(掺杂量0.5%、1%和2%)对EPND氧化起始温度、氧化诱导时间、摩擦系数和磨斑直径的影响规律,发现当酚类抗氧化剂的掺杂量为0.5%时,可以在不影响EPND超滑性能的条件下,将其氧化安定性提升至与商业精密仪表油4121同等水平。