牛文星，原 敏，石 琪，徐 紅，董晉湘

(太原理工大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原 030024)

沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs)是由Zn2+、Co2+等金屬離子與咪唑或咪唑衍生物配體合成的一類具有類沸石結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)骨架材料，具有豐富的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、可控的骨架孔徑和較好的穩(wěn)定性，在氣體存儲、分離、催化等方面有著良好的應(yīng)用前景[1-5]。典型的沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8具有疏水親有機(jī)性和低剪切模量等優(yōu)點(diǎn)[6-10]，ZIF-8材料作為潤滑油脂固體添加劑已展現(xiàn)出良好的潤滑性能。Shi等[11]通過四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了ZIF-8和ZIF-67在礦物油100SN中的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明，ZIF-8和ZIF-67能明顯改善基礎(chǔ)油的潤滑性能，ZIF-8可以使基礎(chǔ)油承載力提高17%，磨斑直徑降低45%。Khun等[12]研究了ZIF-8@Matrimid納米復(fù)合膜的潤滑性能，發(fā)現(xiàn)退火后的納米復(fù)合膜表現(xiàn)出較好的抗磨和減摩性能。Yuan等[13]研究了具有SOD拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的含甲基基團(tuán)ZIF-8材料、具有RHO拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的含氯 ZIF-71 材料,以及具有RHO拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)含乙基基團(tuán)MAF-6材料3種沸石咪唑酯骨架材料的摩擦學(xué)性能，通過高頻往復(fù)SRV摩擦磨損試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，材料的骨架密度和基團(tuán)類別都會對其潤滑性能產(chǎn)生影響；骨架密度低的MAF-6和ZIF-8材料在高載荷下的抗磨性能明顯優(yōu)于ZIF-71；骨架密度高的ZIF-71材料在高載荷下減摩、抗磨性能變差。

綜上所述，ZIF-8作為潤滑油脂添加劑具有較高的承載力和良好的潤滑性能，然而ZIF-8與其他添加劑復(fù)配劑的潤滑性能尚未見報(bào)道。二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)作為抗磨添加劑已被廣泛用在潤滑油和潤滑脂中[14-16]，且與其他添加劑具有良好的協(xié)同作用[17-22]。鋰基潤滑脂是一種工業(yè)廣泛應(yīng)用的多效潤滑劑，常需添加極壓抗磨添加劑改善其性能。筆者采用SRV-V摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)地研究了添加ZIF-8、ZDDP,以及ZIF-8/ZDDP 復(fù)配劑鋰基潤滑脂的抗磨性能，同時(shí)借助表面分析手段探討了其作用機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與試劑

二水合醋酸鋅(Zn(OAc)2·2H2O，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%)、2-甲基咪唑(C4H8N2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99%)，西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司產(chǎn)品。12-羥基硬脂酸(C18H36O3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%)、硬脂酸(C18H36O2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%)，梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品。一水合氫氧化鋰(LiOH·H2O，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%)、石油醚、甲醇(CH3OH，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.5%)和乙醇(CH3CH2OH，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.7%)，均為國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品?；A(chǔ)油聚-α-烯烴PAO8(40 ℃黏度46.48 mm2/s，黏度指數(shù)146)，太原石化工貿(mào)集團(tuán)有限公司產(chǎn)品。ZDDP為錦州惠發(fā)天合化學(xué)有限公司產(chǎn)品。

1.2 ZIF-8的合成

按照文獻(xiàn)[23]中的方法制備ZIF-8。將Zn(OAc)2·2H2O(0.895 g，4 mmol)、2-甲基咪唑(0.995 g，12 mmol)和甲醇(25 mL)依次加入到帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的鋼釜中，攪拌均勻，將反應(yīng)釜密封，置于100 ℃烘箱中恒溫24 h，反應(yīng)產(chǎn)物用乙醇充分洗滌，在室溫下風(fēng)干，得到ZIF-8樣品。

1.3 樣品形貌分析

采用粉末X射線衍射儀(PXRD，Miniflex II，CuKα，λ=0.15418 nm，2θ為5°～40°)測定樣品物相，掃描電子顯微鏡(SEM，Hitachi，SU8010)觀測樣品形貌。

1.4 潤滑脂樣品的制備

參照文獻(xiàn)[24]，將40%(占基礎(chǔ)油總加入量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的基礎(chǔ)油(PAO8)、硬脂酸和12-羥基硬脂酸依次加入到不銹鋼反應(yīng)器中，升溫至 80 ℃，使脂肪酸在基礎(chǔ)油中完全溶解，加入氫氧化鋰水溶液，在 110～125 ℃下皂化 2 h，并升溫至140 ℃，調(diào)節(jié)脂的游離酸堿，再加入30%的基礎(chǔ)油作為升溫油，溫度升至210～220 ℃，恒溫 15 min，停止加熱，當(dāng)溫度降至190 ℃時(shí)，加入剩余30%的基礎(chǔ)油作為急冷油，溫度降至 80 ℃后，停止攪拌。待潤滑脂冷卻后，在三輥研磨機(jī)上研磨3次，得到鋰基潤滑脂。

將xg ZIF-8(x為1.0、3.0、5.0和7.0)、yg ZDDP(y為0.5、1.0和1.5)、xg ZIF-8+yg ZDDP樣品分別加入到100 g鋰基潤滑脂中，攪拌均勻，在三輥研磨機(jī)上研磨3次，分別得到x% ZIF-8 鋰基潤滑脂、y% ZDDP鋰基潤滑脂和x% ZIF-8+y% ZDDP鋰基潤滑脂。

1.5 摩擦磨損試驗(yàn)

采用Optimal公司SRV-V往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究潤滑脂的抗磨性能。上試件鋼球(GCr15，φ10 mm，HRC為59～64，Ra為0.017 μm)和下試件鋼盤(GCr15，7.85 mm×24 mm，HRC為59～61，Ra為0.068 μm)為摩擦副。每次測試之前用石油醚超聲清洗鋼球和鋼盤。試驗(yàn)溫度80 ℃，步長 1 mm，頻率50 Hz，運(yùn)行載荷范圍是200～600 N，運(yùn)行時(shí)間為60 min或360 min，每種潤滑脂試驗(yàn)重復(fù)3次。潤滑脂的最大無卡咬負(fù)荷(PB)按照ASTM D2596標(biāo)準(zhǔn)，選用廈門天機(jī)自動化有限公司的四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)(MS-10J)進(jìn)行評價(jià)，選用鋼球(GCr15，φ12.7 mm，HRC為59～61，Ra為0.020 μm)為摩擦副。

1.6 磨損表面分析

使用3D光學(xué)輪廓儀(Zygo，ZeGage)測量摩擦磨損試驗(yàn)后鋼盤和鋼球的體積磨損量，并觀測摩擦副表面的磨損狀態(tài)；采用掃描電子顯微鏡(SEM，Hitachi，TM-3000)觀測鋼盤和鋼球磨損表面形貌；X射線能譜儀(EDS，Bruker，QUANTAX 70)分析磨損表面元素分布；X射線光電子能譜儀(XPS，Escalab-250)對磨損試驗(yàn)后鋼盤表面典型元素的化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分析，測試條件：AlKα，測試能量1486.6 eV，測試管電壓15 kV，測試管電流 10 mA，測試光板面積500 μm2，使用C 1s(284.8 eV)的結(jié)合能作為參考。

2 結(jié)果與討論

2.1 ZIF-8表征

圖1為ZIF-8的XRD譜和SEM照片。由圖1(a)可見，ZIF-8的衍射峰位置與標(biāo)準(zhǔn)XRD譜一致[23]，表明合成的樣品為ZIF-8純相。由圖1(b)可知，ZIF-8的形貌為粒徑5～8 μm的多面體。

2.2 摩擦磨損性能

2.2.1 ZIF-8添加量對鋰基潤滑脂抗磨損性能的影響

在載荷200 N、頻率50 Hz、時(shí)間60 min、步長1 mm、溫度80 ℃條件下，探討ZIF-8添加量對鋰基潤滑脂抗磨性能的影響，結(jié)果如表1所示。由表1可知：加入ZIF-8能夠明顯改善鋰基潤滑脂的抗磨性能；隨著ZIF-8添加量的增加，下試件鋼盤體積磨損量逐漸降低；當(dāng)添加ZIF-8的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5.0%，鋼盤的體積磨損量降低趨勢逐漸平緩。因此，以在鋰基潤滑脂中添加5.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))ZIF-8開展后續(xù)研究工作。

表1 在鋰基潤滑脂中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)ZIF-8對鋼盤體積磨損量的影響

2.2.2 ZIF-8/ZDDP添加量對鋰基潤滑脂抗磨損性能的影響

表2為在鋰基潤滑脂中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù) ZIF-8/ZDDP 對鋼盤體積磨損量的影響。由表2可見，在運(yùn)行載荷200 N條件下，添加5.0% ZIF-8+1.0% ZDDP與5.0%ZIF-8+1.5% ZDDP鋰基潤滑脂鋼盤的體積磨損量相近，明顯低于添加5.0% ZIF-8+0.5% ZDDP鋰基潤滑脂的。因此，選擇添加5.0% ZIF-8的鋰基潤滑脂(簡稱ZIF-8脂)、添加1.0% ZDDP的鋰基潤滑脂(簡稱ZDDP脂)和添加5.0% ZIF-8+1.0% ZDDP的鋰基潤滑脂(簡稱ZIF-8/ZDDP脂)進(jìn)行后續(xù)摩擦學(xué)性能研究。

表2 在鋰基潤滑脂中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)ZIF-8/ZDDP對鋼盤體積磨損量的影響

2.2.3 載荷對ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂摩擦磨損性能的影響

表3和圖2分別為ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP 脂在載荷200 N、500 N和600 N下鋼盤的體積磨損量和即時(shí)摩擦系數(shù)曲線。由表3可知，加入添加劑ZIF-8、ZDDP和ZIF-8/ZDDP均能提高鋰基潤滑脂的承載能力，降低鋼盤的體積磨損量，其中ZIF-8脂和ZIF-8/ZDDP脂的最大運(yùn)行載荷均可以達(dá)到600 N，ZDDP脂為500 N。在低載荷 200 N 時(shí)，鋰基潤滑脂、ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的體積磨損量分別為15.60×10-4、7.88×10-4、2.77×10-4和2.65×10-4mm3。顯然，加入3種添加劑，鋰基潤滑脂的抗磨性能得到明顯改善，特別是ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂。當(dāng)載荷提高至500 N時(shí)，ZDDP脂鋼盤的體積磨損量最高，ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的體積磨損量最低；隨著載荷進(jìn)一步提高至600 N，ZDDP脂潤滑的摩擦副發(fā)生卡咬，ZIF-8脂鋼盤的體積磨損量是 ZIF-8/ZDDP 脂的3.4倍，而ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的體積磨損量隨著載荷增加而增大不明顯，仍基本保持在運(yùn)行載荷為500 N時(shí)的數(shù)值。

由圖2可知，在載荷為200 N時(shí)，加入添加劑ZIF-8、ZDDP和ZIF-8/ZDDP后，3種潤滑脂的摩擦系數(shù)曲線都比較平穩(wěn)。當(dāng)載荷提高至500 N時(shí)，ZIF-8/ZDDP脂的摩擦系數(shù)曲線仍保持平穩(wěn)，ZDDP脂和ZIF-8脂的摩擦系數(shù)曲線都已出現(xiàn)了波動。當(dāng)載荷進(jìn)一步提高至600 N時(shí)，ZIF-8/ZDDP脂的摩擦系數(shù)曲線仍然保持平穩(wěn)，但ZIF-8脂的摩擦系數(shù)曲線波動頻繁。由此可見，無論在低載荷還是高載荷條件下，ZIF-8/ZDDP脂都能保持潤滑性能穩(wěn)定，2種添加劑復(fù)配展現(xiàn)出良好的協(xié)同增效作用。

表3 不同載荷下ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的體積磨損量

圖2 不同載荷下ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂的即時(shí)摩擦系數(shù)曲線

圖3為鋼盤磨損表面的3D形貌照片。由圖3可見，載荷200 N時(shí)，ZIF-8脂鋼盤的磨損表面有可見的劃痕，而ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的磨損痕跡非常細(xì)微；在載荷500 N時(shí)，ZIF-8脂和ZDDP脂鋼盤的表面都分布有明顯的劃痕，ZIF-8/ZDDP 脂鋼盤的磨損面為規(guī)則形狀，劃痕少且非常淺，與表3結(jié)果相一致。從結(jié)果分析可以看出，3種添加劑ZIF-8、ZDDP和ZIF-8/ZDDP都可以改善鋰基潤滑脂的抗磨性能，在低載荷下，ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂的抗磨性能好于ZIF-8脂；在高載荷下，ZIF-8脂和ZIF-8/ZDDP脂的抗磨性能好于ZDDP脂?？赡艿脑蚴牵涸诘洼d荷時(shí)，ZDDP在摩擦副表面形成的化學(xué)反應(yīng)膜比ZIF-8的物理保護(hù)膜的抗磨效果好，因此，ZDDP脂的抗磨性能好于ZIF-8脂，ZIF-8/ZDDP脂中含有ZDDP，故ZIF-8/ZDDP脂的抗磨性能好于單獨(dú)的ZIF-8脂。當(dāng)載荷升高后，對于ZDDP脂，高頻往復(fù)運(yùn)動造成ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜的磨損速率高于其生成速率，以致摩擦副表面出現(xiàn)嚴(yán)重磨損直至卡咬；對于ZIF-8脂來說，在高載荷往復(fù)運(yùn)動下，柔性的ZIF-8顆粒仍能夠黏附在鋼盤表面，及時(shí)填充到磨損的凹表面，阻止了摩擦副的直接接觸，維持了摩擦副的正常運(yùn)行；對于ZIF-8/ZDDP脂來說，在摩擦副表面同時(shí)存在ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜和ZIF-8物理膜，一方面ZDDP在摩擦副表面形成化學(xué)反應(yīng)膜，另一方面ZIF-8顆粒黏附在鋼盤凹凸表面，不僅起到了上下摩擦副間的支撐作用，而且在往復(fù)運(yùn)動中，會存在部分ZIF-8物理膜黏附在ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜上，在一定程度上保護(hù)了部分ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜，使得ZIF-8/ZDDP脂在3種脂中抗磨效果最好。

圖3 ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼盤磨損表面的3D形貌照片

2.2.4 在高載荷長時(shí)間運(yùn)行條件下加劑鋰基潤滑脂的抗磨損性能

為了進(jìn)一步研究ZIF-8與ZDDP復(fù)配的協(xié)同作用。表4為在運(yùn)行載荷500 N，運(yùn)行時(shí)間360 min，ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼球的磨斑直徑和鋼盤的體積磨損量。由表4可知，ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的體積磨損量分別為51.60×10-4、231.50×10-4和7.21×10-4mm3，ZDDP脂鋼盤的磨損量是ZIF-8脂的4.5倍，是ZIF-8/ZDDP脂的32.1倍。由此可見，在高載荷長時(shí)間運(yùn)行條件下，ZIF-8/ZDDP脂的抗磨性能最好，ZIF-8脂的抗磨性能好于ZDDP脂，而且ZIF-8/ZDDP脂在360 min運(yùn)行時(shí)間下的體積磨損量僅比其運(yùn)行60 min的磨損量增加了1.40×10-4mm3。由表4還可知，對應(yīng)上試件鋼球的磨斑直徑從大到小的順序?yàn)閆DDP脂、 ZIF-8脂、ZIF-8/ZDDP脂，與鋼盤體積磨損量的變化趨勢一致。在高載荷長時(shí)間運(yùn)行條件下，進(jìn)一步證明了ZIF-8/ZDDP脂具有穩(wěn)定且優(yōu)良的抗磨性能。

表4 ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂上試件鋼球的磨斑直徑和下試件鋼盤的體積磨損量

圖4為ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼球和鋼盤磨損表面的3D形貌照片。由圖4可見，ZDDP脂的鋼球磨斑和鋼盤磨痕的磨損面在3個(gè)脂樣中都是最大的，磨損表面清晰地分布有比較深的犁溝；ZIF-8脂鋼盤的磨損表面雖然有劃痕，但明顯比ZDDP脂淺；在這3個(gè)脂樣中，ZIF-8/ZDDP脂鋼球的磨斑最小，鋼盤的磨痕也是最淺的。

圖4 ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂上試件鋼球和下試件鋼盤的3D形貌照片

2.2.5 加劑前后鋰基潤滑脂的承載能力

采用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂的最大無卡咬負(fù)荷(PB)，結(jié)果如表5所示。由表5可知:3種含有添加劑潤滑脂的PB值均明顯高于鋰基潤滑脂的;ZIF-8脂與ZDDP脂的PB值相當(dāng);ZIF-8/ZDDP脂的PB值最高(784 N);在承載能力方面ZIF-8與ZDDP表現(xiàn)出很好的協(xié)同效應(yīng)。

表5 ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂的承載力(PB)

2.2.6 磨損表面分析

為了研究ZIF-8、ZDDP和ZIF-8/ZDDP這3種添加劑的作用機(jī)理，利用SEM和EDS對在載荷500 N，運(yùn)行時(shí)間分別為60 min和360 min條件下加劑鋰基潤滑脂摩擦磨損試驗(yàn)后的鋼盤磨損表面做了進(jìn)一步的表征，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在不同運(yùn)行時(shí)間下，ZIF-8脂鋼盤的表面均可看到比較淺的劃痕；ZDDP脂鋼盤的表面分布有明顯的凹坑，表面磨損嚴(yán)重；ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的表面比較光滑和平整，360 min運(yùn)行后，表面仍然保持平滑，進(jìn)一步說明了ZIF-8與ZDDP復(fù)配具有協(xié)同抗磨效應(yīng)。由圖5還可知，ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的磨損表面Zn、S和P主要元素的含量沒有因?yàn)槟Σ習(xí)r間的延長發(fā)生明顯變化。ZIF-8脂的分析結(jié)果與ZIF-8/ZDDP脂相似；但ZDDP脂在360 min摩擦試驗(yàn)后，鋼盤磨損表面Zn、S和P的分布密度均低于60 min的，說明潤滑膜的賦存量減少了。

圖5 ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的SEM照片和EDS元素分析

圖6為ZDDP脂、ZIF-8脂和ZIF-8/ZDDP脂在載荷500 N、運(yùn)行時(shí)間360 min摩擦試驗(yàn)后鋼盤表面的Fe 2p和S 2p XPS譜。由圖6可知，對于ZIF-8脂鋼盤的磨損表面來說，F(xiàn)e 2p的電子結(jié)合能位于719.2 eV處，是Fe2O3的指紋峰[25]，表明ZIF-8脂鋼盤表面的Fe氧化物主要為Fe2O3。對于ZDDP脂，F(xiàn)e 2p在719.2 eV左右沒有出現(xiàn)明顯的特征峰，生成了氧化物(Fe3O4或FeO)[26]，ZDDP脂鋼盤的表面S 2p峰硫強(qiáng)度很低，可能是因?yàn)樵诟咻d荷的摩擦反應(yīng)過程中，形成的反應(yīng)膜被不斷磨損，S元素賦存量太少。對于ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的磨損表面來說，同時(shí)存在ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜和ZIF-8物理保護(hù)膜，其中S 2p的結(jié)合能位于161.1 eV左右，對應(yīng)于金屬硫化物(FeS和ZnS)[27]，歸屬于ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜，而且S 2p峰強(qiáng)度明顯高于ZDDP脂，進(jìn)一步表明ZIF-8與ZDDP復(fù)配后，有效地保護(hù)了部分ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜，說明ZIF-8與ZDDP有良好的協(xié)同作用。

3 機(jī)理分析

圖7為添加ZIF-8/ZDDP復(fù)配劑的鋰基潤滑脂可能的潤滑機(jī)理圖。ZDDP的抗磨作用源于其往復(fù)運(yùn)動中在金屬表面反應(yīng)形成的有效化學(xué)反應(yīng)膜，降低了摩擦和磨損[16]。在摩擦過程中，ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜不斷地被磨損又不斷地生成,因而它的潤滑效果取決于這兩種過程的動態(tài)平衡。在高載荷往復(fù)運(yùn)動過程中，ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜磨損快于形成，造成摩擦副磨損增加。由圖4和圖5可見，在高載荷往復(fù)運(yùn)動下，ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜會受到嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致抗磨性能下降。對于ZIF-8/ZDDP脂來說，在高載荷往復(fù)運(yùn)動中，摩擦副表面同時(shí)存在著ZDDP反應(yīng)膜和黏附的ZIF-8顆粒。與ZDDP分子相比，ZIF-8的粒徑范圍在5000～8000 nm，是ZDDP分子(2～3 nm)的1667～4000倍。由于ZIF-8的粒徑尺寸遠(yuǎn)大于ZDDP分子，因此，運(yùn)行中的摩擦副首先接觸到的是ZIF-8顆粒，擁有柔性晶體結(jié)構(gòu)的ZIF-8[8]不僅有效地阻止了上下摩擦副試件的直接接觸，同時(shí)還保護(hù)了部分ZDDP膜。正是由于ZIF-8粒徑明顯大于ZDDP保護(hù)膜的分子尺寸，從而起到了更大尺度的保護(hù)作用，二者在苛刻運(yùn)動環(huán)境下共生存，協(xié)同互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了比較好的抗磨效果。

4 結(jié) 論

制備了含ZIF-8、ZDDP和ZIF-8/ZDDP添加劑的3種鋰基潤滑脂，ZIF-8/ZDDP脂表現(xiàn)出最好的摩擦學(xué)性能，最大無卡咬負(fù)荷比鋰基潤滑脂提高了149.7%，在承載能力方面ZIF-8與ZDDP表現(xiàn)出很好的協(xié)同效應(yīng)。

在高載荷長時(shí)間運(yùn)行條件下，ZDDP脂鋼盤的體積磨損量分別是ZIF-8脂的4.5倍，ZIF-8/ZDDP脂的32.1倍；ZIF-8/ZDDP脂表現(xiàn)出穩(wěn)定且優(yōu)良的抗磨性能。

摩擦往復(fù)運(yùn)動過程中，ZDDP在摩擦副表面形成化學(xué)反應(yīng)膜；部分ZIF-8顆粒黏附沉積在摩擦副凹坑中，起到表面修復(fù)作用；在高載荷長時(shí)間運(yùn)行下，ZIF-8/ZDDP脂潤滑的摩擦副表面同時(shí)存在著ZDDP化學(xué)反應(yīng)膜和ZIF-8物理保護(hù)膜，二者協(xié)同互補(bǔ)，從而發(fā)揮出優(yōu)良的抗磨性能。

圖6 ZIF-8脂、ZDDP脂和ZIF-8/ZDDP脂鋼盤的XPS譜

圖7 ZIF-8/ZDDP脂潤滑機(jī)理示意圖