十二烷氧基改性硼酸铈的合成及摩擦化学特性(5)
1.3.1硼元素及其化合物简介
硼在自然界中大多以矿物质形式存在，其中部分含硼化合物作为工业添加剂被用于抗氧化、抗菌或防霉。在摩擦学领域，硼的化合物，如碳化硼、氮化硼、过渡金属硼化物(如TiB2 )和硼酸等，很早就以块状和薄膜形式用于减轻摩擦和防止磨损。碳化硼(boron carbide)具有高硬度、高耐磨性及较大的中子吸收截面，被广泛用作耐磨材料、抗冲击硬质材料。氮化硼(boron nitride)是由氮原子和硼原子所构成的晶体，具有四种不同的变体：吹冰方氮化硼(HBN)、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)．其中立方氮化硼在常温下的润滑性能较差，常与氟化石墨、石墨及二硫化钼混合用作高温润滑剂。吹冰方氮化硼具有类似石墨的层状晶体结构，又被称为“白色石墨”，常被用作固体润滑剂和润滑油或润滑脂的添加剂[17]。在高温、高压下，吹冰方晶型的氮化硼可以转化为立方晶型的氮化硼。
近年来，硼酸的摩擦学应用也逐渐受到关注。硼酸具有和吹冰方氮化硼相似的层状结构，为白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状结晶，有滑腻手感，有解理性，在潮湿的环境中有极好的润滑性。此外，其他多种含硼化合物(如有机硼化物、硼酸酯等)也被用作金属加工液或润滑油的添加剂[18]。
1.3.2硼酸盐衍生物
含硼酸盐的齿轮油的极压性能比S-P型，S-Ph型油均高，并且具有很好的减摩性能，故其广泛应用于节能工业齿轮油中。目前，常用的硼酸盐有偏硼酸钠、偏硼酸钾、三硼酸钾等，已经商品化了的有T361(油状硼酸钾)和美国Chevron公司在上世纪70年代初研制和开发的OLOA一9750(胶体硼酸钾)，以及20年后推出的改进后的胶体硼酸钾添加剂，用于车辆及工业齿轮油、发动机油和金属加工液等。此类添加剂不仅具有极好的极压抗磨减摩性，而且具有很好的氧化安定性，在高温下对铜无腐蚀，对钢铁具有良好的防绣性能，同时还具有很好的密封适应性。US0153724[19]介绍了一类由水合碱金属硼酸盐和吹冰方晶系氮化硼组成的添加剂的润滑油，其可以提高基础油的抗磨性能。
一般的无表面修饰的硼酸盐使用在润滑脂中，如王志刚[20]研究了硼酸钾和MoS2 在复合铝基脂和复合锂基脂中的应用效果，两者复配使用后的极压抗磨性能均得以提高，尤其在复合锂基脂中的极压抗磨性能更好，加入3%的硼酸钾可以提高含有1.3%MoS2 复合铝基脂极压值的一倍，从3150N提高到6370N，并且磨斑直径从0.52 mm降至0.35 mm。
但若硼酸盐颗粒粒径为微米级，其在润滑油中的分散性及水解稳定性均较差，如2.0%硼酸钾，如果基础油中的水含量达到0.1%就会产生沉淀[21]。商品硼酸盐润滑油添加剂主要靠加入大量的分散剂(如石油磺酸盐或丁二酰亚胺等)以保证硼酸盐微粒均匀稳定地悬浮在油中，并保证在有水存在的情况下不会结晶析出。但分散剂最大的弊端是稳定性差，使用及储存时容易产生沉淀，影响无机硼酸盐添加剂功能的正常发挥。而且有水存在时，硼酸盐添加剂发生水解而降低功效，甚至结晶析出。为了提高其油溶性，对硼酸盐进行改性，利用长链醇取代硼酸盐中的羟基来改善其油溶性。
王立光等合成的聚合十吹冰烷氧基硼酸钾作为润滑油添加剂使用时具有良好的极压抗磨减磨性，且过多的添加剂对润滑油的承载能力并没有好处，烷氧基硼酸钾的有机链太长将降低其承载能力。
胡泽善等利用乙醇超临界流体干燥法制备了合成了油溶性烷氧基硼酸钠，结果表明其可以改善500SN矿物基础油的抗磨减摩性能并提高其承载能力。
何忠义等[22]利用十二烷基酚和二正戊胺为原料，研制了一种不含硫磷的硼酸盐，其在PAO-6中证明其拥有良好的极压性能和抗氧化性能，并且其摩擦学性能随浓度的增加而增加。
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