随着人类环保意识和环保立法的不断增强,矿物油基润滑剂造成的环境污染问题越来越受到人们的关注。水基润滑剂由于具有不燃烧、比热及导热系数均大于油,清洁、价廉等优点,被作为一种新型的绿色润滑剂而不断发展并被广泛应用于金属加工过程及液压传动等领域,是工业设备润滑及工艺用工作液的发展重点。但目前水基润滑剂存在润滑性、稳定性、抗腐蚀性差等问题,使用受到限制。研究性能稳定的水溶性润滑添加剂是提高水基润滑剂性能和拓宽其使用范围的关键。针对现状,本文以新型N杂环衍生物为突破口,重点对该类衍生物的水溶稳定性、防腐性、摩擦学性能进行改良,并对其摩擦磨损机理进行深入研究,这对水基润滑剂的研究与应用有着重要的实用价值和理论意义。本文以三嗪环和两个苯并杂环为母体,合成了6种水溶性含氮杂环衍生物:2,4,6-三(N,N-二羟乙基氨基)-均三嗪(NOT)、2,4,6-三羟乙基硫代-均三嗪(SNOT)、2,4,6-三(N-羟乙基氨甲基硫代)-均三嗪(SNOT-1)、2,4,6-三(N,N-二羟乙基氨甲基硫代)均三嗪(SNOT-2)、2-巯基苯并噻唑二硫代甲酸钠(SMD-Na)、苯并三氮唑二硫代甲酸钠(SBD-Na)。并采用红外光谱和元素分析等手段对这些化合物进行了结构表征。以自来水为基础液,合成的6种N杂环衍生物为添加剂,考察了它们在基础液中的理化性能。结果显示:NOT、SNOT-1、SNOT-2有很好的存储安定性,SMD-Na、SBD-Na较易吸湿,在存储过程中需密封保存;水溶液透明度都合格,NOT、SNOT、SMD-Na、SBD-Na的水溶液透明度特别好;6个添加剂的pH值均合格,仅SNOT的pH值稍低一点,但也接近8;消泡性也均为合格,其中NOT、SNOT、SNOT-1、SNOT-2的消泡性甚优;SMD-Na、SBD-Na表面张力甚优;在防腐性方面,合成6个添加剂表现都比较理想,全部合格。采用四球摩擦磨损试验机考察了6种氮杂环衍生物在基础液中的摩擦学性能。结果表明,所合成的化合物具有良好的极压抗磨减摩性能。SNOT-1的极压承载能力最优,当添加量为5.0%时,其P_B值为基础液的7.6倍,其余的SNOT＞SNOT-2＞SMD-Na＞SBD-Na＞NOT则分别为基础液的7.1倍、6.6倍、6.1倍、5.2倍、3.3倍;抗磨性则为SNOT-2＞SNOT-1＞SNOT＞SBD-Na＞SMD-Na＞NOT;减摩性能方面,SNOT-2以最低的摩擦系数展现出它优良的减摩性能。最后,采用倒置金相显微镜和X光能量色散谱(EDS)对磨斑表面进行分析,结果表明:采用含添加剂试液摩擦过的钢球磨斑要比基础液的钢球磨斑平整,光滑;氮杂环衍生物通过添加剂在摩擦过程中与钢球表面发生复杂的摩擦化学反应,生成具有极压抗磨减摩性能的硫、氮复合边界润滑膜,从而有效提高了基础液的抗摩擦磨损能力。