楊蔚權, 陳波水, 方建華, 王　九, 谷科城

(后勤工程學院 軍事油料應用與管理工程系, 重慶 401311)

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含氮基團與油酸甲酯型硼酸酯的摩擦學協(xié)同效應

楊蔚權, 陳波水, 方建華, 王九, 谷科城

(后勤工程學院 軍事油料應用與管理工程系, 重慶 401311)

摘要：以油酸甲酯為原料,分別制備了一種油酸甲酯型硼酸酯類化合物和一種油酸甲酯型含氮硼酸酯類化合物。采用紅外光譜方法表征了其鍵合結構,并采用四球摩擦試驗機評測了其在液體石蠟和菜籽油2種基礎油中的抗磨減摩特性,以考察含氮基團對油酸甲酯型硼酸酯摩擦學性能的影響。結果表明,與添加油酸甲酯型硼酸酯相比,在2種基礎油中添加含氮基團的油酸甲酯型硼酸酯均可提高承載能力;引入含氮基團對液體石蠟極壓性能無明顯影響,但會提高其抗磨性能,且僅在低添加量時可提高減摩性能,而在較高添加量時會降低減摩性能;引入含氮基團可提高菜籽油極壓性能,但會降低減摩性能,且僅在低添加量時可提高抗磨性能,而在較高添加量時會降低抗磨性能。

關鍵詞：油酸甲酯; 硼酸酯; 含氮基團; 摩擦學性能; 協(xié)同效應

隨著時代的發(fā)展進步,節(jié)能與環(huán)保成為當今世界科技發(fā)展的兩大主題[1-2],開發(fā)使用可生物降解的環(huán)境友好型潤滑劑逐漸成為潤滑領域研究的重點,而研發(fā)環(huán)境友好型潤滑添加劑是其中極其重要的方面[3-5]。油酸甲酯作為生物柴油的主要成分之一,具有對環(huán)境危害小、“綠色”可再生等特點,加之其特殊的化學結構,有較好的抗磨減摩性能,因而存在潛在的潤滑應用前景[6]。通過引入某種特定抗磨減摩基團以改善油酸甲酯的抗磨減摩性能,是當前研究的一條主要思路[7-11]。通過多種抗磨減摩基團的引入以獲得性能上更大程度的提升,值得嘗試。

筆者以油酸甲酯為原料,通過環(huán)氧化處理、環(huán)氧基開環(huán)反應[13]以及酯化反應,合成制備了1種油酸甲酯型硼酸酯,并在此基礎上使用三乙醇胺對其進行氮化處理,制備了1種油酸甲酯型含氮硼酸酯; 采用敞口觀察法考察了引入含氮基團對硼酸酯水解穩(wěn)定性的影響,并考察2種添加劑在液體石蠟和菜籽油2種不同基礎油中的抗磨減摩性能,探討含氮基團對油酸甲酯型硼酸酯性能的影響,以期對油酸甲酯型硼酸酯類潤滑添加劑的研發(fā)及生物柴油的高質(zhì)化應用提供一定的幫助。

1實驗部分

1.1試劑

菜籽油,益海嘉里(重慶)糧油有限公司產(chǎn)品;液體石蠟,化學純,國營上海南大化工廠產(chǎn)品;油酸甲酯,分析純,天津市光復精細化工研究所產(chǎn)品;過氧化氫,質(zhì)量分數(shù)30%,分析純,成都市科龍化工試劑廠產(chǎn)品;磷鎢酸,分析純,國營重慶無機化學試劑廠產(chǎn)品;甲酸、硼酸、三乙醇胺,分析純,重慶川東化工(集團)有限公司產(chǎn)品。

1.2油酸甲酯型硼酸酯及含氮硼酸酯的合成

將一定量的油酸甲酯和質(zhì)量分數(shù)為8%的甲酸混合,倒入裝有回流裝置和溫度計的四口燒瓶中,用數(shù)顯恒溫三用水箱控制反應溫度。在機械攪拌下緩慢加入質(zhì)量分數(shù)為30%的雙氧水,3～5 h加完,反應溫度控制在30～35℃。雙氧水滴加完畢后,緩慢升溫至55～58℃,繼續(xù)反應7 h。反應完成后,用70℃去離子水洗滌至中性,脫水、干燥,即得環(huán)氧化油酸甲酯。將一定量的環(huán)氧化油酸甲酯與水充分混合,水/酯摩爾比控制在4～8,以磷鎢酸為催化劑,添加量為油酸甲酯的0.5%(質(zhì)量分數(shù)),在120～150℃溫度下反應8～30 min,反應完畢后,分出上層有機相(羥基化油酸甲酯)。將一定量的羥基化油酸甲酯與適量的固體硼酸(摩爾比為1)充分混合,裝入三口燒瓶中。啟動恒溫油浴,將溫度控制在120℃左右,在機械攪拌下反應1 h,分離提純,即得到油酸甲酯型硼酸酯。將油酸甲酯型硼酸酯與三乙醇胺混合(摩爾比為1),溫度控制在120℃左右,機械攪拌下反應1 h。反應完畢后,冷卻至室溫,用分液漏斗分出上層有機層,提純,即得到油酸甲酯型含氮硼酸酯。其化學反應方程式如式(1)～式(4)所示。

(1)

(2)

(3)

(4)

1.3結構表征

采用美國PE公司PE Spectrum400型傅里葉紅外光譜儀對合成的油酸甲酯型硼酸酯和油酸甲酯型含氮硼酸酯進行結構表征。

剛剛在青春期的少女有種奇特的心理，只要一離開家門，她就會覺得街上每一個人都在注視著她。因此，為了保護自己，為了表示自己的毫不在意，她總是會把面容稍稍抬起，做出一副目不斜視無邪而又嚴肅的樣子，尤其在少女孤單一人處在群眾之中的時候更是如此?？粗菢有量噘M力地慢慢走過馬路，我不禁微笑了起來，天知道！整個十字路口的人群里，除了我以外還有誰在注意她呢？在這些為了生活匆忙奔波的人群里，有誰有時間站住了來細細端詳一個青青澀澀的小女孩呢？?

1.4水解穩(wěn)定性測試

采用敞口觀察法考察油酸甲酯型硼酸酯和油酸甲酯型含氮硼酸酯的水解穩(wěn)定性。在溫度16～20℃、濕度50%～70%條件下,將合成的硼化改性油酸甲酯、硼氮化改性油酸甲酯按1.0%(質(zhì)量分數(shù))分別溶解于10 mL液體石蠟中,置于25 mL燒杯中,觀察溶液開始渾濁的時間,以此時間來評價其水解安定性。

1.5抗磨減摩性能測試

采用濟南試驗機廠MQ-800型四球摩擦試驗機,按GB/T 3142法測試潤滑油的最大無卡咬負荷(PB)值和燒結負荷(PD)值,轉速1450 r/min,時間10 s,室溫(約25℃)。所用鋼球為上海鋼球廠生產(chǎn)的直徑為φ12.7mm的二級GCr15鋼球,硬度為59～61 HRC;采用濟南試驗機廠MMW-1P型雙顯示立式萬能摩擦磨損試驗機,按SH/T 0762潤滑油摩擦系數(shù)測定法(四球機法)測試摩擦系數(shù),并用光學顯微鏡讀出下試球磨合磨斑直徑(WSD)(精度0.01 mm),載荷392 N,轉速1450 r/min,長磨時間為30 min,室溫(約25℃)。將2種合成產(chǎn)物按0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%(質(zhì)量分數(shù))分別加入液體石蠟和菜籽油中,在四球機上以上述方法測定其PB值、PD值、平均摩擦系數(shù)和平均磨合WSD。

2結果與討論

2.1所制備的油酸甲酯型硼酸酯及含氮硼酸酯的紅外光譜表征結果

圖1為所制備的羥基化油酸甲酯、油酸甲酯型硼酸酯(記為B)和油酸甲酯型含氮硼酸酯(記為BN)的紅外光譜。從圖1(a)可以看出, 836.73、771.65 cm-1處表征環(huán)氧鍵的特征吸收峰消失,而3395.4 cm-1處表征醇羥基的特征吸收峰出現(xiàn),同時甲酯基在1172.4、1200.3、1247.6 cm-1處的3個特征吸收峰依然存在,說明酯基未發(fā)生明顯水解。據(jù)此可知,已成功合成了羥基化改性油酸甲酯。有機硼酸酯硼-氧鍵的特征吸收峰通常出現(xiàn)在1380～1310 cm-1處。從圖1(b)可知,1374.4 cm-1處的吸收峰為硼-氧鍵的特征吸收峰,據(jù)此可知,該化合物應為硼酸酯類化合物,3387 cm-1處表征醇羥基的特征吸收峰峰形發(fā)生變化,表明反應在羥基處發(fā)生,1201.6、1172.8、1080 cm-1處表征甲酯基的3個吸收峰仍然存在,證明產(chǎn)物中酯基未被破壞。以上結果說明,羥基化油酸甲酯經(jīng)過酯化反應后生成了油酸甲酯型硼酸酯。從圖1(c)可以看出,1379.6 cm-1處為硼-氧鍵特征吸收峰,724.07 cm-1處為長鏈硼酸酯的特征吸收峰,由此可知,該化合物為硼酸酯化合物;同時1324、1079.6 cm-1處出現(xiàn)碳-氮伸縮振動的特征吸收峰,表明該化合物中含有氮元素;此外,1172.4、1200.3、1247.6 cm-1處的3個吸收峰表明甲酯基依然存在,證明酯基未被破壞,由此推斷已成功合成了油酸甲酯型含氮硼酸酯。

2.2所制備的油酸甲酯型硼酸酯及含氮硼酸酯的水解穩(wěn)定性

經(jīng)測定,油酸甲酯型硼酸酯水解時間為72 h,油酸甲酯型含氮硼酸酯水解時間為480 h,表明含氮基團引入后可以有效提高硼酸酯的抗水解能力。油酸甲酯型硼酸酯水解穩(wěn)定性好于普通硼酸酯,主要是由于長碳鏈的空間位阻效應;油酸甲酯型含氮硼酸酯水解穩(wěn)定性遠遠好于油酸甲酯型硼酸酯,主要是硼-氮配位體作用及分子內(nèi)存在5元雜環(huán)。

2.3所制備的油酸甲酯型硼酸酯及含氮硼酸酯的摩擦學性能

2.3.1承載能力和極壓性能

圖2為添加油酸甲酯型硼酸酯(B)和油酸甲酯型含氮硼酸酯(BN)的液體石蠟和菜籽油的PB值隨B 或BN添加量的變化。從圖2可以發(fā)現(xiàn),在添加量相同時,添加BN 的液體石蠟的PB值遠大于添加B的;添加量大于2.0%時,添加BN的菜籽油的PB值要超過添加B的,而添加量在1.0%～2.0%時,添加二者的菜籽油的PB值相同。但值得注意的是,添加BN的菜籽油的PB值隨BN添加量增加基本呈線性增長,而添加B的菜籽油的PB值在B添加量超過2%之后保持不變。根據(jù)以上兩點可以推斷,硼元素和氮元素在提高承載能力方面具有較好的協(xié)同效應。添加BN,可使液體石蠟PB值從431 N提高到696 N,提高幅度為61.48%,可使菜籽油PB值從598 N提高到980 N,提高幅度63.88%。楊蔚權等[14]采用相似合成路線制備的具有復雜支鏈結構的硼氮化改性油酸甲酯可使液體石蠟PB值從430 N提高到650 N,提高幅度為51.16%,可使菜籽油PB值從600 N提高到1000 N,提高幅度66.67%。與之相比,筆者合成的具有五元雜環(huán)結構的含氮硼酸酯對提高液體石蠟的承載能力相對更好,但對提高菜籽油的承載能力卻相對較差。這一結果表明,復雜支鏈結構含氮硼酸酯可能對提高菜籽油的承載能力具有協(xié)同效果,但對提高液體石蠟的承載能力產(chǎn)生抑制作用。

圖3為添加油酸甲酯型硼酸酯(B)和油酸甲酯型含氮硼酸酯(BN)的液體石蠟和菜籽油的PD值隨添加量的變化。從圖3可以看出,在B和BN添加量相同時,液體石蠟的PD值相同,說明含氮基團的引入對硼酸酯提高液體石蠟的極壓性能無影響;當添加量超過1.0%時,添加BN的菜籽油的PD值要大于添加B的,說明當添加量超過一定值后,含氮基團的引入可使基礎油極壓性能提高更多。根據(jù)以上結果可使推斷,在極性基礎油中,硼元素和氮元素在提高極壓性能上具有較好的協(xié)同效應,而在非極性基礎油中無協(xié)同效應。添加BN可使液體石蠟PD值從1148 N提高到1569 N,提高幅度36.67%,可使菜籽油PD值從1236 N提高到2452 N,提高幅度98.38%,而楊蔚權等采用相似合成路線制備的具有復雜支鏈結構的硼氮化改性油酸甲酯可使液體石蠟PD值從1230 N提高到1570 N,提高幅度為28%,可使菜籽油PD值從1240 N提高到2440 N,提高幅度97%。與之相比,筆者合成的具有五元雜環(huán)結構的含氮硼酸酯更能提高液體石蠟和菜籽油的極壓性能,而復雜支鏈結構的含氮硼酸酯對提高液體石蠟和菜籽油的極壓性能具有負面效果。

2.3.2抗磨性能

圖4為添加油酸甲酯型硼酸酯(B)和油酸甲酯型含氮硼酸酯(BN)的液體石蠟和菜籽油的WSD值隨添加量的變化。從圖4可以看出,當添加量相同時,添加BN的液體石蠟的WSD均小于添加B的,說明引入含氮基團的硼酸酯能更明顯提高液體石蠟的抗磨性;當添加量超過1.25%時,添加BN的菜籽油中的WSD大于添加B的,表明在低濃度時,含氮基團的引入有利于硼酸酯提高菜籽油的抗磨性能,而在較高濃度時,反而會降低硼酸酯對菜籽油抗磨性能的提高。根據(jù)以上結果可以推斷,在非極性基礎油中,硼元素和氮元素在提高抗磨性能方面具有較好的協(xié)同效應,而在極性基礎油中,協(xié)同效應只在低添加量時存在,在較高添加量時,兩者會產(chǎn)生抑制作用。筆者合成的油酸甲酯型含氮硼酸酯可使液體石蠟WSD從0.69 mm減小到0.44 mm,減小幅度36.23%,可使菜籽油WSD從0.59 mm減小到0.40 mm,減小幅度32.20%,而楊蔚權等采用相似合成路線制備的具有復雜支鏈結構的硼氮化改性油酸甲酯可使石蠟WSD從0.69 mm減小到0.50 mm,減小幅度27%,可使菜籽油WSD從0.59 mm減小到0.50 mm,減小幅度18%。與之相比,筆者合成的具有五元雜環(huán)結構的含氮硼酸酯對提高液體石蠟和菜籽油的抗磨性能更有利,而復雜支鏈結構含氮硼酸酯對提高液體石蠟和菜籽油的抗磨性能具有負面效果。

2.3.3減摩性能

圖5為添加油酸甲酯型硼酸酯(B)和油酸甲酯型含氮硼酸酯(BN)的液體石蠟和菜籽油的摩擦系數(shù)隨添加量的變化。從圖5可以發(fā)現(xiàn),在添加量低于1.5%時,添加BN的液體石蠟的摩擦系數(shù)小于添加B的;當添加量超過1.5%之后,添加BN的液體石蠟的摩擦系數(shù)大于添加B的。這表明在低添加量時,含氮基團的引入有助于硼酸酯提高液體石蠟的減摩性能,而在添加量較大時,效果則相反。添加BN的菜籽油的摩擦系數(shù)均大于添加相同量B的,說明含氮基團的引入不利于硼酸酯提高菜籽油的減摩性能。依據(jù)以上結果可以認為,僅在非極性基礎油中和低添加量時,硼元素和氮元素才會在提高減摩性能方面產(chǎn)生協(xié)同效應,而在其他條件下,兩者會產(chǎn)生抑制作用。筆者合成的油酸甲酯型含氮硼酸酯可使液體石蠟摩擦系數(shù)從0.0894減小到0.0744,減小幅度16.78%,可使菜籽油摩擦系數(shù)從0.0772減小到0.0751,減小幅度2.7%,而楊蔚權等[14]采用相似合成路線制備的具有復雜支鏈結構的硼氮化改性油酸甲酯可使石蠟摩擦系數(shù)從0.0894減小到0.0705,減小幅度21%,可使菜籽油摩擦系數(shù)從0.0772減小到0.0685,減小幅度11%。與之相比,筆者合成的具有五元雜環(huán)結構的含氮硼酸酯對提高液體石蠟和菜籽油的減摩性能效果相對較差,而具有復雜支鏈結構的含氮硼酸酯有利于提高液體石蠟和菜籽油的減摩性能,具有協(xié)同效果。

2.4含氮基團與油酸甲酯型硼酸酯的摩擦學協(xié)同效應機理分析

含氮基團引入到油酸甲酯型硼酸酯分子中后,一方面增加了分子極性,從而會增強其在摩擦表面的吸附能力,更為主要的是,硼原子可以提供一個p軌道來容納孤對電子,屬于缺電子中心,而氮原子可以提供一對孤對電子,可以在分子間形成硼-氮配位體[15-16],從而提高添加劑吸附膜的強度;在極性基礎油中,一方面基礎油中的極性分子會和添加劑分子產(chǎn)生吸附競爭,另一方面基礎油中的極性分子與含氮基團相互作用,也會抑制硼-氮配位體的形成,因而對提高吸附膜強度產(chǎn)生負面作用。因此,在提高基礎油承載能力方面,引入含氮基團的油酸甲酯型硼酸酯在液體石蠟中的效果要優(yōu)于菜籽油中。

潤滑添加劑的極壓性能主要取決于添加劑在摩擦表面發(fā)生摩擦化學反應所形成的化學反應膜的強度,而硼-氮配位體的形成,會抑制硼的化學活性,從而影響硼在摩擦表面形成沉積膜和化學反應膜,但是含氮基團的引入,又會在摩擦表面產(chǎn)生滲氮過程,從而提高化學反應膜強度,提高極壓性能。在液體石蠟中,這兩方面因素相互作用,產(chǎn)生協(xié)同效應,但在極性的菜籽油中,會抑制硼-氮配位體的形成,同時又會對硼、氮基團產(chǎn)生活化作用,提高反應活性,促進表面滲氮過程,因此,產(chǎn)生明顯的協(xié)同效應。

由于測定油品抗磨性能的負荷為392 N,低于油酸甲酯型硼酸酯的PB,所以,油品的抗磨性能主要取決于吸附膜強度。在液體石蠟中,含氮基團和油酸甲酯型硼酸酯產(chǎn)生協(xié)同效應,而在菜籽油中,僅在低添加量時具有協(xié)同效果,在較高添加量時產(chǎn)生抑制作用。含氮基團引入后,分子間硼-氮配位體的形成以及極性的增加,會增加吸附膜強度,從而使摩擦副發(fā)生相對運動時,需要克服的剪切力增大,因而在減摩性能方面,產(chǎn)生抑制效果;在液體石蠟中,由于硼-氮配位體的形成以及含氮基團對液體石蠟的極化作用,使得吸附膜分子呈現(xiàn)定向規(guī)則排列,從而降低吸附膜剪切強度,在低添加量時,這種作用要超過硼-氮配位體和極性增強對吸附膜強度的強化作用,因而表現(xiàn)出協(xié)同效應。

3結論

(1) 分子中引入含氮基團后,油酸甲酯型硼酸酯的水解穩(wěn)定性明顯提高;油酸甲酯型含氮硼酸酯水解穩(wěn)定性遠優(yōu)于油酸甲酯型硼酸酯,主要是由于硼-氮配位體作用及分子內(nèi)五元雜環(huán)存在。

(2) 在提高基礎油承載能力方面,油酸甲酯型含氮硼酸酯中的含氮基團會和油酸甲酯型硼酸酯產(chǎn)生協(xié)同效應,且在液體石蠟中的協(xié)同效果要優(yōu)于在菜籽油中;在提高極壓性能方面,僅在菜籽油中含氮基團才會和油酸甲酯型硼酸酯產(chǎn)生協(xié)同效應,而在液體石蠟中,兩者無協(xié)同效果。

(3) 在提高基礎油抗磨性能方面,在液體石蠟中時,含氮基團會和油酸甲酯型硼酸酯產(chǎn)生明顯的協(xié)同效應,但在菜籽油中時,只在較低添加量時,才具有協(xié)同效果,在較高添加量時,具有抑制效應;在提高減摩性能方面,僅在液體石蠟中、低添加量時,含氮基團才會和油酸甲酯型硼酸酯產(chǎn)生協(xié)同效應,而在其他條件下,兩者會產(chǎn)生抑制效果。含氮基團引入后,分子間硼-氮配位體的形成以及分子極性變化是影響協(xié)同效應的主要因素。

參考文獻

[1] 湯穎, 王姍姍, 劉亞, 等. 改性氧化鈣催化制備生物柴油性能研究[J].石油學報 (石油加工), 2014, 30(5): 810-816.(TANG Ying, WANG Shanshan, LIU Ya, et al. Catalytic performance of modified CaO for biodiesel preparation[J].Acta Petrolei Sinca (Petroleum Processing Section), 2014, 30(5): 810-816.)

[2] 焦緯洲, 許承騁, 劉有智, 等. 醇類柴油燃料研究進展[J].石油學報 (石油加工), 2014, 30(5): 945-952.(JIAO Weizhou, XU Chengcheng, LIU Youzhi, et al. Research advances in diesel-alcohol blends[J].Acta Petrolei Sinca (Petroleum Processing Section), 2014, 30(5): 945-952.)

[3] 王永剛,白曉華, 李久盛. 綠色潤滑油及綠色添加劑的應用進展[J].石油化工應用,2010,29(6):4-8. (WANG Yonggang, BAI Xiaohua, LI Jiusheng. Progress in application of green lubricant and green lubricating additive[J].Petrochemical Industry Application, 2010,29(6):4-8.)

[4] 劉承君, 劉淑莉, 沃恒洲. 綠色潤滑劑的研究現(xiàn)狀及進展[J].合成潤滑材料, 2010, 37(4): 13-16.(LIU Chengjun, LIU Shuli, WO Hengzhou. Research status and progress of green lubricants[J].Synthetic Lubricants, 2010,37(4):13-16.)

[5] 雒建斌, 李津津. 摩擦學的進展和未來[J].潤滑與密封,2010,35(12): 1-10.(LUO Jianbin, LI Jinjin. Advancements and future of tribology[J].Lubrication Engineering, 2010, 35(12): 1-10.)

[6] 姚志龍, 閔恩澤. 生物柴油(脂肪酸甲酯)化工利用技術進展[J].天然氣工業(yè), 2010, 30(1): 127-131.(YAO Zhilong, MIN Enze. Progress in the use of biodiesel technology chemical[J].Natural Gas Industry, 2010, 30(1): 127-131.)

[7] 任朋飛, 李為民, 段偉娜. 新型含氮磷酸酯添加劑的合成及摩擦學性能研究[J].潤滑與密封,2011, 36(5): 71-75.(REN Pengfei, LI Weimin, DUAN Weina. The synthesis of new nitrogen-containing phosphate additives and its tribological behavior[J].Lubrication Engineering 2011, 36(5): 71-75.)

[8] 方建華, 陳波水, 董凌,等. 硼氮化改性菜籽油潤滑添加劑的制備及摩擦學性能研究[J].石油煉制與化工,2004, 35(1): 29-33. (FANG Jianhua, CHEN Boshui, DONG Ling, et al. The tribological behaviors of boron nitrogen types modified rapeseed oil as lubricant additives[J].Petroleum Processing and Petrochemicals, 2004, 35(1): 29-33.)[9] 方建華, 陳波水, 董凌,等. 含硼和氮的脂肪酸水基潤滑添加劑的制備及其摩擦學性能[J].摩擦學學報,2003, 23(3): 226-229.(FANG Jianhua, CHEN Boshui, DONG Lin, et al. Synthesis and tribological behavior of boron-nitrogen modified fatty acid ad water-based lubricating additive[J].Tribology, 2003, 23(3): 226-229.)

[10] 李為民, 任朋飛, 段偉娜. 脂肪酸甲酯型含氮硼酸酯的合成及摩擦學性能研究[J].石油煉制與化工,2012,43(6):71-74. (LI Weimin, REN Pengfei, DUAN Weina. The synthesis of nitrogen-containing borate additives from methyl oleate and its tribological behavior[J].Petroleum Processing and Petrochemicals, 2012, 43 (6):71-74.)

[11] 柴多里, 杜潤平, 胡獻國. 含氮硼酸酯的合成及其抗磨減摩特性研究[J].潤滑與密封, 2007, 32(12): 50-52. (CHAI Duoli, DU Runping, HU Xianguo. Synthesis and antiwear and friction reduction of borate ester nitrogen-containing[J].Lubircation Engineering, 2007, 32(12): 50-52.)

[12] 叢玉鳳, 紀靈嫻, 王德, 等. 硼酸酯型潤滑油添加劑的研究進展[J].當代化工, 2013, 42(2): 181-183. (CONG Yufeng, JI Lingxian, WANG De, et al. Research progress in boric acid ester as lubricant additive[J].Contemporary Chemical Industry, 2013, 42(2):181-183.)

[13] 周嬋,許家喜. 非對稱環(huán)氧乙烷的區(qū)域選擇性親核開環(huán)反應. 化學進展[J].2011, 23(1): 165-180. (ZHOU Chan, XU Jiaxi. Regioselective nucleophilic ring opening reactions of unsymmetric oxiranes[J].Progress in Chemistry, 2011, 23(1): 165-180.)

[14] 楊蔚權, 陳波水, 方建華, 等. 一種硼氮化改性油酸甲酯的合成及抗磨減摩特性研究[J].功能材料, 2015, 46(3): 3135-3138. (YANG Weiquan, CHEN Boshui, FANG Jianhua, et al. Synthesis and tribological performance of boronation methyl oleate containg nitrogen[J].Journal of Functional Materials, 2015, 46(3):3135-3138.)

[15] 胡曉蘭, 梁國正. 硼酸酯水解穩(wěn)定性研究與應用[J].材料導報, 2002, 16(1): 58-60. (HU Xiaolan, LIANG Guozheng. Hydrolytic stability of borate ester and its application[J].Materials Review, 2002, 16(1): 58-60.)

[16] 王海鷹, 李斌棟, 呂春緒, 等. 硼酸酯表面活性劑的研究及應用[J].火炸藥學報, 2006, 29(3):36-42. (WANG Haiying, LI Bindong, Lü Chunxu, et al. Researches and applications of borate surfactants[J]. Chinese Journal of Explosives﹠Propellants, 2006, 29(3):36-42.)

Tribological-Synergistic Effect of Group Containing Nitrogen and Boric Acid Ester From Methyl Oleate

YANG Weiquan, CHEN Boshui, FANG Jianhua, WANG Jiu, GU Kecheng

(DepartmentofMilitaryOilApplication&ManagementEngineering,LogisticalEngineeringUniversity,Chongqing401311,China)

Key words：methyl oleate; boric acid ester; group containing nitrogen; tribological performance; synergy

Abstract：The boric acid ester, named B, and the boric acid ester containing nitrogen from methyl oleate, named BN, were synthesized with methyl oleate as raw material. The chemical structures of synthetic products were characterized by infrared-spectroscopy. The tribological performances of the synthetic products in two base oils of liquid paraffin and rapeseed oil were investigated by four ball friction test machine to research the influence of group containing nitrogen on tribological performance. The results showed that, the carrying capacities of the two base oils were improved with the additive BN, compared to B. For liquid paraffin, there was no effect on improving extreme pressure properties by introducing group containing nitrogen, but the antiwear properties was improved, while the friction-reducing ability could be improved only with lower content of BN and the opposite result was observed with higher content of BN. For rapeseed oil, extreme pressure properties was improved by introducing group containing nitrogen, but the friction-reducing ability was reduced, while antiwear properties was improved with the lower content of BN and reduced with the higher content of BN.

收稿日期：2015-01-28基金項目： 國家自然科學基金項目(51375491)、重慶市自然科學基金項目(CSTC2014jcyA50021)和后勤工程學院創(chuàng)新基金項目( YZ13-43703)資助

文章編號：1001-8719(2016)02-0305-07

中圖分類號：TQ645.5

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2016.02.011

第一作者： 楊蔚權,男，博士研究生，從事潤滑添加劑研究

通訊聯(lián)系人： 陳波水，男，教授，從事液體燃料及潤滑材料研究；E-mail：boshuichen@163.com