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题名	功能化离子液体润滑剂的设计、制备及摩擦学性能研究
作者	牟宗刚
学位类别	理学博士
答辩日期	2004-12-07
授予单位	中国科学院研究生院
导师	刘维民 ; 张书香
关键词	功能化离子液体 润滑剂 摩擦学性能 润滑抗磨机理 Functionalized ionic liquids lubricants tribological properties lubricating and anti-wear mechanism
学位专业	物理化学
中文摘要	本论文设计、制备了两个系列分别含磷酸酯官能团和羟基官能团的烷基咪唑离子液体，并研究了它们的理化和摩擦学性能，取得了以下主要结论： 1．分别以较高产率合成了膦酰基取代咪唑离子液体以及羟基取代咪唑离子液体两个系列的新型离子液体化合物，产物结构经表征得到证实．研究了离子液体的物理化学性能，结果表明，同普通离子液体比较，所合成的离子液体具有粘度较高、密度相当、室温液体范围较宽、蒸汽压极低以及热稳定性能较高等特点，其中含膦酸酯官能团离子液体的热分解表现为两步分解过程．固/液相相转变分析结果表明新型离子液体的玻璃化转变温度（Tg）较低，摩尔比热容（⊿Cpm）较高． 2．评价了所合成的离子液体作为钢/钢、钢/铝摩擦副润滑剂的摩擦学性能，结果表明，与常用普通润滑剂相比，功能化离子液体具有更优良的减摩抗磨性能和较高的承载能力．离子液体的阴离子以及咪唑环上的取代烷基碳链长度均对摩擦学性能产生影响，含有PF6-阴离子或烷基碳链较长的离子液体较含有BF4-阴离子或烷基碳链较短的离子液体的抗磨性能和承载能力高． 3．着重研究了功能化官能团对离子液体摩擦学特性的影响．结果表明，含膦酸酯官能团离子液体同含羟基官能团离子液体比较，前者作为钢/铝摩擦副润滑剂的摩擦学性能明显优于后者，相反地，后者作为钢/钢摩擦副润滑剂表现出更好的润滑性能． 4．磨斑表面分析表明，摩擦过程中功能化离子液体润滑剂首先通过物理吸附附着在摩擦副接触表面，活性官能团与金属基底作用，生成化学吸附膜，进而在摩擦剪切力、外逸电子以及瞬间温升等因素的影响下发生摩擦化学反应，在磨斑表面形成含有机配合物、金属氟化物、氮化物以及磷氧化物等的边界润滑膜，起到降低摩擦和磨损的作用． 5．研究发现，含不同活性官能团的离子液体对不同摩擦副的润滑机制有所不同．就钢/铝摩擦体系而言，含膦酸酯官能团离子液体与铝基底能够形成稳定的边界化学吸附过渡态，在摩擦副接触表面形成具有良好润滑性能的有机边界润滑膜，因而能较好地抑制阴离子分解释放的酸性物质对铝表面的腐蚀，表现出较好的抗磨性能；而含羟基官能团离子液体的羟基活性较强，与铝基底形成的化学吸附膜的稳定性较弱，故不能很好地抑制铝表面所受的腐蚀作用．相反地，就钢/钢摩擦体系而言，尽管含羟基官能团离子液体的羟基基团与金属基底不能形成稳定的过渡态，但在摩擦过程中起主要作用的阴离子分解生成氢氟酸等酸性物质，氢氟酸等与铁反应形成FeF2，并同铁的氧化物一起在钢/钢摩擦副接触表面形成覆盖膜，从而有利于提高离子液体对钢/钢摩擦副的抗磨作用，故含羟基官能团离子液体对钢/钢摩擦副表现出更优良的摩擦学性能．
学科主题	材料化学
公开日期	2014-04-14
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/5489]
专题	兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	牟宗刚. 功能化离子液体润滑剂的设计、制备及摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2004.

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