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纳米技术的出现促进了现代摩擦学的发展,纳米微粒作为润滑油添加剂具有优异的摩擦学性能,尤其是氧化锌纳米微粒作为润滑油添加剂时具有自修复、用量少、减摩抗磨性能显著以及抗氧化等优点,但氧化锌纳米添加剂的制备通常涉及复杂的成核和修饰过程,本论文针对如何开发原料单一、步骤简捷的制备方法,设计合成恰当的修饰剂使其适用于不同的润滑基础油,关联不同结构和成分的纳米氧化锌在不同的摩擦副材料、润滑基础油中的润滑抗氧性能与结构的构效关系,这些成为促进纳米氧化锌在润滑油添加剂领域应用的关键问题。为此论文获得的主要研究结果如下:(1)一步法ZnO纳米微粒的制备及其作为铝基摩擦副润滑添加剂的性能研究为了克服商用润滑油添加剂二辛基二硫代磷酸锌(ZDDP)无法在强度较低的铝基摩擦副成膜、抗磨严重的问题,以ZDDP为原料,通过一步原位修饰法制备了油溶性、分散性良好的二辛基二硫代磷酸修饰的ZnO(ZODDP)纳米颗粒。结构分析表明,氧化锌纳米微粒内核为平均粒径范围为2.4 nm5.2 nm的六方结构ZnO纳米晶,修饰剂与纳米核之间由非化学键的螯合作用结合,与原料ZDDP相比,硫和磷含量分别下降了77.9%82.8%和77.3%80.7%。采用UMT-2微摩擦磨损试验机研究了其作为癸二酸二异辛酯(DIOS)添加剂在钢/铝、钢/铝合金摩擦配副中的摩擦学性能,结果表明当0.4wt%ZODDP添加到DIOS中,铝片、铝合金片的磨损率分别降低了74.0%和44.0%。通过SEM、EDS和XPS对磨损表面进行分析,ZODDP优异的抗磨性能是因为ZnO纳米核与修饰层间弱的化学相互作用促进了修饰剂与铝基摩擦副材料的摩擦学反应,沉积的ZnO与摩擦产物AlPO4、Al2(SO4)3形成保护性润滑膜,保护摩擦副表面免受钢球与铝基材料间的粘着磨损,结果表明通过将ZDDP制备成纳米氧化锌之后,克服了小分子ZDDP不能在强度低的摩擦副材料形成有效摩擦膜的问题,ZODDP预计是一种廉价且易得的润滑油添加剂,可应用于铝基材料的润滑。(2)全氟辛酸修饰ZnO纳米微粒的制备及其作为全氟聚醚润滑油添加剂的性能研究由于全氟聚醚(PFPE)的分子链是由全氟代醚链构成的,几乎不与任何传统的润滑添加剂相溶,导致其摩擦学性能无法得到有效的改善。本章采用简单的一步原位表面修饰技术制备了全氟辛酸(PFOA)修饰的ZnO纳米棒和ZnO纳米颗粒。结构分析表明,氧化锌纳米微粒的内核为六方结构,修饰剂以化学键的形式修饰在纳米氧化锌的表面,将其分散在PFPE中具有良好的分散性。采用UMT-2微摩擦磨损试验机研究了其作为PFPE润滑添加剂的摩擦学性能,结果表明与PFPE润滑相比,当添加3.0 wt%ZnO纳米颗粒后摩擦系数和磨损率分别降低了2.8%和49.8%,当添加2.0 wt%ZnO纳米棒后,摩擦系数和磨损率分别下降了5.4%和57.4%。经过SEM、EDS和XPS对磨损表面进行分析可知,ZnO纳米棒与ZnO纳米颗粒在摩擦过程中形成含有ZnO沉积膜、Fe2O3/FeF3致密的摩擦化学反应膜以及吸附有机物的保护性润滑膜,这些润滑膜的协同作用,极大地提高了PFPE的抗磨性能。(3)表面修饰型ZnO纳米微粒作为润滑油添加剂的抗氧化性能研究前两章节主要探究了ZnO纳米微粒在润滑油中的摩擦学性能,纳米氧化锌不仅具有抗磨减摩作用,同时具有抗氧化的性能,是具备多种功能的润滑油添加剂。本章节主要采用高温差式量热扫描仪(PDSC)评价了前期制备的表面修饰的ZnO纳米微粒在润滑油中的抗氧化性能,采用程序升温法和恒温法两种方式评估了其作为润滑油添加剂的抗氧化性能,通过Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法动力学计算润滑油样的活化能,通过比较样品表观活化能的大小进而表征其抗氧化性。研究表明:由于PFPE优异的抗氧性,PFOA修饰的ZnO纳米微粒在PFPE中的抗氧性能未得到明显的体现,但ZODDP作为基础油DIOS添加剂时表现出优异的抗氧性能,有望后期为无机纳米微粒在润滑油的抗氧性能的研究起到指导作用。