PMMA/EG納米雜化材料的制備及作為潤滑油添加劑的抗磨性能研究李春風(fēng)s羅新民2，陳波水2，侯濱3（1.中國人民解放軍78419部隊(duì)，重慶402271；2.后勤工程學(xué)院油料應(yīng)用與管理工程系；。海軍后勤技術(shù)裝備研究所）采用X射線衍射（XRD）、紅外光譜（FT-IR）、透射電子顯微鏡（TEM）和熱分析（TGA-DSC）等儀器對其進(jìn)行表征，結(jié)果表明所制備的PMMA/EG納米雜化材料為橢圓結(jié)構(gòu)，膨脹石墨分散在PMMA基體中，并被PMMA所包裹。用MWW-1P型萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)考察其作為10號機(jī)油添加劑時的抗磨性能，結(jié)果表明所制備的PMMA/EG作為10號機(jī)油添加劑時對鋼-鋼摩擦副表現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨作用，其最優(yōu)添加量為1.5%.EDX能譜分析結(jié)果表明添加劑在磨斑表面形成了富碳表面膜。

　　1前言石墨以其良好的潤滑性能和超穩(wěn)定的物理特性，被公認(rèn)為理想的固體潤滑材料，侯越峰等“2|制備了片狀納米石墨并發(fā)現(xiàn)其具有良好的摩擦學(xué)性能。

　　膨脹石墨是石墨的衍生物，近年來對膨脹石墨以及聚合物/膨脹石墨復(fù)合材料的研究很多|3~51.膨脹石墨除保留石墨原有的潤滑性質(zhì)外，還由于其層間距離的拉大而提高了潤滑性。將吸滿潤滑油的膨脹石墨和四氟乙烯及聚縮醛混合制成復(fù)合材料，是良好的耐磨減摩含油樹脂；膨脹石墨良好的極性吸附效應(yīng)和高溫掩蔽效應(yīng)，使其在潤滑油減摩抗磨方面產(chǎn)生了明顯的增效作用。Zhao等7制備了各種聚合物/無機(jī)納米復(fù)合顆粒，將其作為潤滑添加劑來改善潤滑抗磨性能。官文超等18制備了納米石墨/聚丙烯酸乙酯復(fù)合乳液，發(fā)現(xiàn)其可以有效提高水基液的承載能力，降低磨損量。但將聚合物/膨脹石墨制備成粉體材料，并將其用作潤滑油添加劑還未見報(bào)道。本課題在用氰基丙烯酸乙酯對膨脹石墨改性的基礎(chǔ)上，通過自由基原位聚合方法制備聚甲基丙烯酸甲酯/膨脹石墨納米雜化材料，并考察其作為潤滑油添加劑的抗磨性能。

　　2實(shí)驗(yàn)2.1原料及儀器原料：可膨脹石墨，青島閆鑫石墨制品有限公司產(chǎn)品，膨脹率30mL/g；甲基丙烯酸甲酯（MMA），分乙酯，市售工業(yè)品；10號機(jī)油，市售工業(yè)品。

　　試驗(yàn)儀器：PE-1725X型傅立葉紅外光譜儀，SDIQ600型熱分析儀，北大青鳥BDX3300型XRD儀，ECNAI 10透射電子顯微鏡，MWW-1P型萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。

　　2.2膨脹石墨的制備采用介紹的方法，將可膨脹石墨置于950°C高溫爐中膨化得到蠕蟲石墨，然后將蠕蟲石墨以m（石墨）（溶劑）=1：150分散在90%的乙醇中，用超聲波處理10h，過濾、真空干燥后即得到黑色的粉末狀膨脹石墨，為蠕蟲石墨和納米石墨薄片的混合體。

　　2.3PMMA/EG納米雜化材料的制備中，在超聲波作用下分散均勻后再向其中加入一定量二乙烯基苯交聯(lián)劑。在超聲波振蕩下向體系中緩慢滴加一定量的氰基丙烯酸乙酯，然后加入適量司盤-80和AIBN引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至70攪拌預(yù)聚合5min可見體系的粘度增大，此時得到油相。將適量十二烷基硫酸鈉溶入100mL水中研究開發(fā)與應(yīng)用工作。

　　基金項(xiàng)目：教育部‘新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃“資助項(xiàng)目（NCET-析純十二烷基硫酸鈉分析純1氰丙烯酸dishing04?2）。

　　基體中，并被PMMA所〃形成水相。在超聲波振蕩下將油相加入水相中，再加入吐溫-80形成均勻分散液，將此分散液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至70°c，反應(yīng)4h，冷卻后過濾，反復(fù)洗滌后于50°c真空干燥，即得到灰色粉末樣品。

　　抗磨性能試驗(yàn)將PMMA/EG納米雜化材料分別以各種質(zhì)量分?jǐn)?shù)超聲分散在10號機(jī)油中，用MWW-1P型萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)評價(jià)抗磨性能（WSD）。所用鋼球?yàn)橹貞c鋼球廠生產(chǎn)，材質(zhì)為GCrl5，直徑為12.7瓜瓜，硬度為596出尺骸J匝樘跫鶴3結(jié)果與討論P(yáng)MMA/EG納米雜化材料的結(jié)構(gòu)可膨脹石墨經(jīng)高溫處理發(fā)生急劇分解，石墨層沿C軸方向產(chǎn)生數(shù)百倍膨脹，在熱膨脹過程中形成大量納米級厚度（080nm）的薄片。在超聲波粉碎膨脹石墨的過程中，溶劑容易進(jìn)入到膨脹石墨孔隙和縫隙中，在超聲波作用下，溶劑介質(zhì)中空化氣泡的形成和破裂伴隨能量的釋放，空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的瞬間內(nèi)爆，引發(fā)強(qiáng)烈沖擊波，液體中空化氣泡的快速形成和突然崩潰產(chǎn)生了短暫的高能量微環(huán)境，在毫微秒的時間內(nèi)可達(dá)5000K的高溫和約10Pa的高壓，所產(chǎn)生高速射流使得石墨納米片層從膨脹石墨上脫離，形成納米石墨薄片。通過超聲波粉碎制得的納米石墨薄片，粒徑在微米范圍，厚度明了PMMA/EG納米雜化材料可以改善基礎(chǔ)油的抗磨性能。

　　3.2PMMA/EG納米雜化材料的抗磨性能化材料的10號機(jī)油中鋼球表面磨斑直徑（WSD）隨添加劑（PMMA/EG納米雜化材料）質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的曲線。從可以看出，PMMA/EG納米雜化材料作為添加劑在各載荷下均可明顯改善10號機(jī)油的抗磨性能；當(dāng)添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%時，鋼球磨斑直徑隨著添加劑含量的增加而降低；當(dāng)添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時即有明顯的抗磨效果；當(dāng)添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時，相應(yīng)各載荷下鋼球磨斑直徑最小；當(dāng)添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.5%時，隨著添加劑含量的增加，鋼球磨斑直徑有所增大。這表明PMMA/EG納米雜化材料可明顯改善10號機(jī)油的抗磨性能，其最優(yōu)添加量PMMA/EG納米雜化材料顆粒的直徑較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過摩擦副的表面粗糙度；當(dāng)PMMA/EG進(jìn)1在視必載荷下d 1號機(jī)油和含1.%4/EGublis入身擦胤間時遍合物層；一種硬質(zhì)鋼材料在一種相對較軟的聚合物材料表面滑動時，較軟的聚合物會轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)材料滑動表面并形成很薄的轉(zhuǎn)移膜111；但在不斷的摩擦過程中，這層聚合物膜會不斷地被磨損而流失，同時聚合物膜在摩擦熱作用下的分解產(chǎn)物與雜化材料中的石墨共同在摩擦副表面形成一層富碳的表面膜這層富碳膜層可有效地降低磨損。

　　4結(jié)論圓結(jié)構(gòu)，膨脹石墨分散在PMMA基體中，并被PMMA所包裹。

　　PMMA/EG納米雜化材料在10號機(jī)油中的各載荷下具有優(yōu)異的抗磨性能，其最優(yōu)添加量的磨斑表面形成富碳表面膜并能有效降低磨損。

作者：佚名　　來源：中國潤滑油網(wǎng)