【文章內(nèi)容簡介】 第 1 章 緒論 極壓抗磨劑的概況 在潤滑油添加劑的研究中，極壓劑和抗磨劑的研究一直占據(jù)首位。潤滑極壓抗磨添加劑，主要是為了防止燒結(jié)、擦傷和磨損而使用的添加劑。正是由于這種添加劑的加入，才使得潤滑劑具備優(yōu)良的性能。 它們可分為兩類：活性和非活性添加劑?；钚蕴砑觿┲饕侵改芘c金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一層保護膜的 添加劑；非活性添加劑主要是指通過自身或其分解產(chǎn)物沉積在金屬表面形成保護膜的添加劑。典型的活性添加劑化合物含有硫、磷或鹵族元素；典型的非活性添加劑含有硼、硅、鋁、錫、鉛等化合物。 目前的極壓抗磨添加劑按其品種類型又可分為含氯極壓抗磨劑、含硫極壓抗磨劑、含磷極壓抗磨劑、有機金屬鹽類極壓抗磨劑、含硼極壓抗磨劑、稀土化合物極壓抗磨劑、含鉬極壓抗磨劑、納米粒子極壓抗磨劑和雜環(huán)類極壓抗磨劑等幾類。 含氮雜環(huán)類潤滑油添加劑的研究概況 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)設(shè)備、內(nèi)燃機向高速、高負荷方向發(fā)展，要求所用的潤 滑油具有良好的載荷性能和抗高溫氧化性能，添加劑技術(shù)本身也向著滿足更高質(zhì)量發(fā)動機油的要求并提高全球標(biāo)準的方向發(fā)展。另一方面，隨著人們對環(huán)境保護意識的增強，要求潤滑油添加劑無毒或低毒。 隨著現(xiàn)代機械設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，以及由于在汽車等交通工具上安裝 PCV閥和鉑催化劑轉(zhuǎn)化器后，要求使用“低磷、低鋅”或“無磷、無鋅”潤滑油及添加劑。因此，研究開發(fā)可以取代 ZDDP 的新型潤滑油添加劑成了添加劑研究的熱點之一。目前，潤滑油添加劑的研究方向為不含金屬離子（ Ca 除外 )、氯及低磷的無灰高效新型添加劑。 近年來人們對含二元及三元 極壓抗磨活性元素的硫 氮型、磷 氮型和硫 磷 氮型含氮極壓抗磨潤滑油添加劑的研究日益增多。大量研究表明硫、磷等極壓抗磨活性元素和含氮雜環(huán)官能團相結(jié)合的化合物具有優(yōu)良的極壓抗磨性能，同時還具有良好的抗腐蝕抗氧化性能，因此是一類具有應(yīng)用前景的多功能潤滑油添加劑，可望替代目前含鋅、磷、氯等元素的一些高性能添加劑。研究開發(fā)這一類新型多功能潤滑油添加劑并考察分子結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)性能間的關(guān)系及其抗磨減摩機理，有xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 重要的理論意義和實用價值。 雜環(huán)化合物作為潤滑油添加劑之所以引起人們的興趣主要是因為它們具有以下一些優(yōu)點： a) 分子結(jié)構(gòu)緊湊 b) 有良好的熱穩(wěn)定性 c) 含有添加劑必須具備的活性元素 d) 易于將不同官能團結(jié)合于同一個分子中 e) 對環(huán)境的危害小 基于以上因素，雜環(huán)化合物及其衍生物作為取代 ZDDP 作為新型潤滑油添加劑的研究成為添加劑研究的熱點課題之一。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在這方面發(fā)表的大量研究表明，含有活性元素的雜環(huán)化合物及其衍生物具有優(yōu)異的抗磨極壓性，抗氧化性及抗腐蝕性。 噻二唑及其衍生物 50 年代初已發(fā)現(xiàn)，二巰基噻二唑 (DMTD)是銅、鉛軸承合金有效的抗氧防腐劑，并能防止銀合金不受 H2S 及其活性硫的腐蝕， 此外這類化合物還具有良好的抗磨性能。盡管 DMTD 的油溶性較差，但其衍生物大多具有良好的油溶性。在雜環(huán)化合物添加劑中，對 DMTD 衍生物的研究最為廣泛。并且由于其具有毒性較小、無灰等許多優(yōu)點，國內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)合成了很多在同一分子中具有致密結(jié)構(gòu)的氮雜環(huán)官能團與含極壓抗磨活性元素基團相結(jié)合的雜環(huán)衍生物，并對它們的摩擦磨損性能和抗氧化及防腐蝕性能進行了研究。 大多數(shù) 1,3,4噻二唑衍生物都具有與二烷基二硫代磷酸鋅 (ZDDP)相當(dāng)或更加優(yōu)良的極壓、抗磨、抗氧化和防腐蝕等多種性能，其是一類可以在內(nèi)燃機潤滑油中替代 ZDDP 的良好多功能添加劑。 羥基在取代基中所處的位置對含羥基的 2,5二巰基 1,3,4噻二唑衍生物的摩擦學(xué)性能影響不大，而且當(dāng) 1,3,4噻二唑的 2， 5 位被硫代磷酸酯基團取代時，其極壓抗磨性能比 ZDDP 的更好，同時還具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。 將雜環(huán)引入聚乙二醇分子鏈，有可能制備出具有良好親水性的共聚物。預(yù)期含 S、 N 雜環(huán)的高分子納米微粒在摩擦過程中將呈現(xiàn)出新的潤滑特性。 因此進行新的噻二唑衍生物的合成和摩擦學(xué)性能研究，對尋求多功能潤滑油添加劑具有重要的現(xiàn)實意義。該類衍生物還具有良好的熱穩(wěn)定性能、抗腐蝕性能xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 和抗 氧化性能，因此噻二唑類衍生物可能是一類優(yōu)良的多功能潤滑油添加劑。 本論文的研究思路及研究內(nèi)容 在文獻調(diào)研和綜合分析的基礎(chǔ)上，本論文作者發(fā)現(xiàn)含氮、硫化合物是一類較好的潛在高效潤滑油添加劑。因此，本文從分子設(shè)計的觀點出發(fā)，根據(jù)潤滑油添加劑的分子結(jié)構(gòu)與其摩擦學(xué)性能之間關(guān)系，把具有摩擦學(xué)性能的官能團進行組合，合成一種新的含馬來酸結(jié)構(gòu)的噻二唑衍生物，簡稱 871。 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2 章 實驗部分 合成馬來酸二異辛酯的試劑和儀器 ． 1 試劑 馬來酸酐（ ） 分析純 天津市科 密歐化學(xué)試劑有限公司 馬來酸酐的三種結(jié)構(gòu)式 異辛醇 () 分析純 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司 三乙胺（ ） 分析純 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司 無水乙醇（ 46g/mol） 分析純 天津市光復(fù)精細化工研究所 NKC— 9 樹脂 分析純 天津市光復(fù)精細化工研究所 甲苯 () 分析純 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司 DMTD（ 150g/mol） 工業(yè)和焦作產(chǎn) xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 DMTD 的結(jié)構(gòu)式 儀器 SZCL型數(shù)顯職能控溫磁力攪拌器 SHBB95 型循環(huán)水式多用真空泵 三口燒瓶（ 250ml） 回流冷凝管 溫度計（ 200℃） 電子天平 馬來酸二異辛酯的合成 原理：馬來酸酐和異辛醇再有催化劑 NKC— 9 樹脂存在的條件下，在甲苯溶劑中反應(yīng)，控制溫度在 110℃左右，反應(yīng)持續(xù) 4h，抽真空通過冷凝回流水的質(zhì)量判斷反應(yīng)是否完全。 反應(yīng)裝置如下圖所示： 31 鐵 架 臺 2 蛇 形 回 流 冷 凝 管 3 3 0 0 ℃ 溫 度 計 4 馬 來 酸 酐 、N K C 9 樹 脂 和 異 辛 醇 5 5 0 0 m l 三 口 燒 瓶 6 加 熱 器 7 分 水 器123456 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 實驗記錄 （ 20200502— 1） C4H2O3+C8H18O NKC9 樹脂 馬來酸二異辛酯 馬來酸酐和異辛醇的摩爾比是 1:， NKC9樹脂 （ 09:50開始加熱， 10:18達到 110℃） 4h 后停止加熱得馬來酸二異辛酯顏色呈黃 色。 （ 20200506— 1） 馬來酸酐和異辛醇的摩爾比是 1:， NKC9 樹脂 2g（ 9:42 開始加熱， 16:42結(jié)束，理論水量是 ），加熱約 5h，實際水量 6g，制的的馬來酸二異辛酯呈棕褐色。 （ 20200507— 1） 原理同上，馬來酸酐和異辛醇摩爾比是 1:， NKC9 樹脂 2g，另外和前兩次實驗不同的是多加了甲苯，甲苯的作用是充當(dāng)溶劑，不影響反應(yīng)的過程。實際獲的水量 （理論水量 9g） ,然后過濾旋蒸（ 120℃），得馬來酸二異辛酯 ，顏色呈淡黃色。 馬來酸酐 異辛醇 NKC9 樹脂 甲苯 2g 90g 1． 1mol （ 20200514— 1） 馬來酸酐 異辛醇 NKC9 樹脂 甲苯 2g 90g 原理同上，最后的水的質(zhì)量 7g（理論 9g），過濾旋蒸（ 120℃）得馬來酸二異辛酯 ，顏 色呈淡黃色。 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 2． 實驗分析 由上面的四次實驗可知，加入甲苯充當(dāng)溶劑可以使制的的馬來酸二異辛酯的顏色變淺。