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水基润滑剂目前面临的难题是润滑性、抗腐蚀性、稳定性差等问题,所以研制性能优良的水基润滑添加剂十分重要。含氮杂环化合物有紧凑的化学结构,杰出的热稳定性,优越的摩擦学性能。咪唑啉有一定的水溶性和良好的防腐蚀性能。因此将有防腐功能及亲水官能团的咪唑啉和有极压、抗磨的含氮杂环官能团相结合,合成含有咪唑基团的水基润滑添加剂,考察其水溶性、防腐蚀性能及摩擦学性能,具有十分重要的意义。本文主要合成了六种支链长短不同的咪唑啉衍生物,三种酰胺基脂肪酸咪唑啉、三种苯并三氮唑乙酸咪唑啉,对其作为水基润滑剂的摩擦学性能研究、对YG8硬质合金及Q235低碳钢在盐酸环境下的缓蚀性能研究,应用EDS-SEM和XPS等分析仪器对其缓蚀机理和摩擦机理进行研究。主要得出以下结论:(1)所合成的脂肪酸咪唑啉,有良好的水溶性和减摩抗磨能力。极压及抗磨能力最好的是四乙烯五胺链咪唑啉,极压值为333N,是水基基础液的2.4倍。三种添加剂浓度2.0wt%时,磨斑直径最小,其中四乙烯五胺链咪唑啉抗磨能力最稳定。减摩性能强弱为二乙烯三胺链咪唑啉>三乙烯四胺链咪唑啉>四乙烯五胺链咪唑啉。二乙烯三胺链咪唑啉0.5wt%浓度时,平均摩擦系数最小约0.06,且摩擦系数随时间变化保持平稳。通过对钢球表面分析,四乙烯五胺链咪唑啉磨斑沟壑少深度浅,其磨损表面光滑。通过SEM、EDS和XPS分析得出在钢球表面生成的含氮有机膜起到了极压抗磨减摩效果。(2)脂肪酸咪唑啉为缓蚀剂时,在HCl溶液中有很好的缓蚀效果。YG8硬质合金在缓蚀剂浓度为1.0wt%中浸泡15分钟,就起到了很好的缓蚀作用,而Q235钢则为浸泡60min。市售硬质合金刀头浸泡在缓蚀剂72h后,通过SEM+EDS观察腐蚀表面,发现空白组硬质合金表面缺损较严重,明显有WC颗粒脱落,而三种添加剂浸泡前后表面变化不大,说明三种添加剂均具有良好的缓蚀性能。测定浸泡溶液中Co离子含量,发现三种添加剂中Co离子浓度都在1.0mg/L以下,而空白水溶液中Co为6.51mg/L,证实YG8硬质合金的腐蚀是由于粘结相Co析出后导致WC粉末脱落。四乙烯五胺链咪唑啉溶液中的Co含量为0.57mg/L为空白溶液的十分之一。通过电化学腐蚀试验,得出四乙烯五胺链咪唑啉不仅对YG8硬质合金有良好的缓蚀效率,1.0wt%缓蚀效率为74.11%,对Q235钢的缓蚀效率仍为三者最佳,1.0wt%缓蚀率达到53.32%。(3)苯并三氮唑咪唑啉有良好的水溶性及优良的缓蚀性能,但抗磨减摩性能一般。载荷低时三种添加剂都有杰出的抗磨能力,98N,2.0wt%苯三唑四乙烯五胺咪唑啉磨斑最小为0.395mm。但高载荷时只有苯三唑四乙烯五胺链咪唑啉则相对稳定,其他两种咪唑啉的抗磨性能会出现很大波动。三种添加剂对Q235钢及YG8硬质合金均有良好的缓蚀效果,苯三唑二乙烯三胺链咪唑啉对YG8硬质合金的缓蚀率为51.30%,苯三唑四乙烯五胺链咪唑啉对Q235钢缓蚀率为52.78%。测定浸泡溶液中的Co离子,发现三种添加剂溶液中Co离子浓度都在2.0mg/L以上,而空白水溶液中的Co为6.51mg/L,Co离子浓度最低为苯并三氮唑四乙烯五胺咪唑啉为2.35mg/L。Co离子浸出率比脂肪酸咪唑啉高两倍以上,说明苯并三氮唑咪唑啉对于抑制Co离子的浸出能力弱于脂肪酸咪唑啉。(4)对于YG8硬质合金,单一脂肪酸咪唑啉的缓蚀率大于单一苯并三氮唑咪唑啉,优于两种产品与T305复配产物,平均缓蚀率超过60%。而苯并三氮唑咪唑啉衍生物和极压抗磨剂T305复配后对于YG8硬质合金缓蚀性能有所上升,但仍以单一脂肪酸咪唑啉缓蚀性能最佳。对于Q235钢来说,苯并三氮唑咪唑啉衍生物的缓蚀性能要强于脂肪酸咪唑啉衍生物,但与T305复配后缓蚀性能得到极大的提升,复配比DT1最高缓蚀率达到了86.17%。当复配剂比例浓度一致时,BDT2对YG8硬质合金的缓蚀效率远远大于其他复配比例的缓蚀剂,而对于Q235钢来说最佳复配剂是DT2。