鎂鋁水滑石的氯離子交換及其摩擦學(xué)性能的研究.pdf

1、現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展使得層狀固體潤滑劑材料在摩擦、磨損和潤滑問題上日益受到重視，迫切需要發(fā)展相適應(yīng)的固體潤滑劑材料。水滑石化合物(LDHs)是一類結(jié)構(gòu)可調(diào)的陰離子層狀材料，此類材料在催化、功能助劑和光電磁材料等許多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。為了拓展水滑石材料的應(yīng)用范圍，本文合成了CO32-型Mg/Al(2∶1)-LDHs和Mg/Al(4∶1)-LDHs及其氯離子交換材料，采用四球摩擦磨損試驗機在基礎(chǔ)油聚乙二醇200中分別研究了它們的摩擦學(xué)性能

2、。
　　采用尿素合成方法，合成了投料摩爾比分別為Mg/Al=2和Mg/Al=4的CO32-型LDHs，結(jié)果表明，投料摩爾比Mg/Al=2的CO32-型LDHs，其最佳合成條件為:nurea/nNO3-=2，反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時間24 h;投料摩爾比Mg/Al=4的CO32-型LDHs，其最佳合成條件為:nurea/nNO3-=2，反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時間12h。
　　采用離子交換“酸鹽法”，在N2的保護下，通過調(diào)節(jié)Na

3、Cl溶液濃度、反應(yīng)溶液的pH值和反應(yīng)溫度，將CO32-型Mg/Al(2∶1)-LDHs和Mg/Al(4∶1)-LDHs交換成Cl-型Mg/Al-LDHs，適宜的交換條件為:3.0 mol/L的NaCl溶液，反應(yīng)溶液pH=6.0，反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時間4h。
　　將制備的CO32-型和Cl-型Mg/Al-LDHs作為固體潤滑劑添加到基礎(chǔ)油聚乙二醇200中，在四球摩擦磨損試驗機上分別對它們的摩擦學(xué)特性進(jìn)行了研究。首先在承載力方面，

4、添加0.25 wt.％ CO23-型Mg/Al(2∶1)-LDHs承載力PB值是549 N，比基礎(chǔ)油提高了39N;添加0.25 wt.％ Cl-型Mg/Al(2∶1)-LDHs承載力PB值達(dá)到598 N，比基礎(chǔ)油提高了88N;添加0.5 wt.％CO32-型Mg/Al(4∶1)-LDHs承載力PB值是549 N;添加0.5 wt.％ Cl-型Mg/Al(4∶1)-LDHs承載力PB值達(dá)到598 N;可見，在相同的添加量下，Cl-型Mg/

5、Al-LDHs的承載力明顯比CO32-型高，而且在相同的PB值下，Mg/Al(2∶1)-LDHs添加量比Mg/Al(4∶1)-LDHs減少50％。其次，在抗磨性能方面，添加0.25 wt.％的CO23-型和Cl-型Mg/Al(2∶1)-LDHs的磨斑直徑WSD值分別為0.388 mm和0.324 mm，分別比基礎(chǔ)油降低了25.4％和37.7％;添加0.25 wt.％ CO2-型和Cl-型Mg/Al(4∶1)-LDHs時，磨斑直徑分別為0

6、.388 mm和0.343 mm，分別比基礎(chǔ)油減小了25.4％和36.0％;顯然，Cl-型Mg/Al-LDH的抗磨能力好于CO32-型。在減摩方面，基礎(chǔ)油PEG200的摩擦系數(shù)與添加CO32-型和Cl-型Mg/Al-LDHs后的摩擦系數(shù)基本一致，表明Mg/Al-LDHs材料在減摩性能上沒有優(yōu)勢。
　　鋼球磨損表面的SEM表明，基礎(chǔ)油PEG200的鋼球磨斑直徑較大，表面粗糙且劃痕較深;添加CO32-型和Cl-型Mg/Al-LDHs后