KMS Lanzhou Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences
| 低腐蚀性离子液体润滑材料的分子设计与性能研究 | |
| Alternative Title | 无 |
| 李毅 | |
| Thesis Advisor | 胡丽天 |
| 2019-05-27 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工学博士 |
| Department | 先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 离子液体 低腐蚀性分子设计 缓蚀性能 润滑性能 空间服役性能 Ionic liquids Low corrosivity molecular design Corrosion inhibiting property Lubrication performance Space service performance |
| Abstract | 离子液体具有高热稳定性、极宽液程、优良减摩抗磨性能等一系列优越的特性，作为新型液体润滑剂或添加剂，在航空航天、装备制造等高技术领域显示出良好的应用前景。然而，常规离子液体对金属具有明显的腐蚀性，严重制约了离子液体在润滑工程领域的应用。开展低腐蚀性离子液体的结构设计与摩擦学应用研究，对促进离子液体在润滑工业的应用具有非常重要的意义。本论文首先探究了几种杂环化合物的分子结构与缓蚀及润滑性能的构效关系，然后选择具有优异缓蚀性能的杂环化合物和烯基官能团，对离子液体进行功能化修饰，设计合成了一系列具有低腐蚀性或抗腐蚀性的新型功能化离子液体，并且对其摩擦学应用潜力进行了深入研究。通过以上工作的开展，获得了如下主要研究成果： 1.考察了四种杂环化合物（DMMP、MBT、BTA和SAC）的分子结构与缓蚀性能、减摩抗磨性能的构效关系。含有巯基结构的DMMP和MBT在铜锡合金表面均具有较强的吸附能力，都表现出优异缓蚀性能和减摩抗磨性能。BTA能够有效降低[HMIM][Cl]离子液体体系对铜锡合金的腐蚀性，并展现出优异的减摩抗磨性能；SAC表现出促进腐蚀的作用，且作为添加剂时的减摩抗磨效果较差。产生这种差异的原因在于BTA能够在金属表面形成致密牢固的吸附膜，而SAC在金属表面与离子液体具有竞争作用。 2.选择BTA分别对离子液体的阴离子和阳离子进行功能化修饰，合成了两类功能化的离子液体，对比考察了其缓蚀性能和摩擦学性能。阳离子功能化的离子液体能够有效降低硫酸体系对铜锡合金的腐蚀性，作为PEG基础油的添加剂时，表现出良好的减摩抗磨性能。阴离子功能化离子液体的缓蚀性能较好，但是作为润滑油添加剂时具有较差减摩抗磨性能。两类离子液体的性能差异表明，阴阳离子部分的协同作用、吸附性能等因素都会对离子液体的综合性能产生较大的影响。 3.选择DMMP对离子液体进行功能化修饰，合成了DMMP阴离子功能化的离子液体。该类离子液体在硫酸体系中对低碳钢和铜锡合金都是非常高效的缓蚀剂。离子液体在低碳钢表面上的吸附行为符合Langmuir单层吸附，并且同时具有物理吸附和化学吸附。当DMMP功能化离子液体在钢/钢和钢/铜锡合金摩擦副上作为润滑剂和PEG基础油添加剂时，都能表现出优异的润滑性能。DMMP功能化离子液体是一种在多种金属上能够兼具优异缓蚀性能和润滑性能的多功能离子液体，在工业上具有非常大的应用潜力。 4.选择MBT对离子液体进行功能化修饰，合成了MBT阴离子功能化的离子液体。MBT功能化离子液体对铜锡合金具有较低的腐蚀性，在钢/铜锡合金摩擦副上作为润滑剂和PEG基础油的添加剂时，都能表现出较好的摩擦学性能。当MBT功能化离子液体与Mo纳米粒子复合作为复配添加剂时，表现出显著的协同润滑作用。MBT功能化离子液体腐蚀性低、摩擦学性能优异、与添加剂相容性好，具有良好的工业应用前景。 5.选择烯基官能团对离子液体进行功能化修饰，合成了烯基功能化的低腐蚀性离子液体。与传统离子液体对比，考察了离子液体在空间辐照、低温以及高真空环境中的服役性能。烯基功能化离子液体对金属材料的腐蚀性低，低温摩擦学性能优；离子液体的结构和物理化学性能受PR、AO、EL等空间辐照的影响显著，而UV辐照的影响较小；烯基功能化离子液体在金属表面吸附能力较强，高载荷下表现出更好的真空润滑性能。同时研究了离子液体的摩擦降解机制和真空边界润滑膜形成机理，为离子液体润滑材料的空间服役性能研究提供了新的思路。 |
| Other Abstract | 无 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/25263 |
| Collection | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 李毅. 低腐蚀性离子液体润滑材料的分子设计与性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2019. |
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