PMMA/EG纳米杂化材料的制备及作为润滑油添加剂的抗磨性能研究李春风s罗新民2，陈波水2，侯滨3（1.中国人民解放军78419部队，重庆402271；2.后勤工程学院油料应用与管理工程系；。海军后勤技术装备研究所）采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、透射电子显微镜（TEM）和热分析（TGA-DSC）等仪器对其进行表征，结果表明所制备的PMMA/EG纳米杂化材料为椭圆结构，膨胀石墨分散在PMMA基体中，并被PMMA所包裹。用MWW-1P型万能摩擦磨损试验机考察其作为10号机油添加剂时的抗磨性能，结果表明所制备的PMMA/EG作为10号机油添加剂时对钢-钢摩擦副表现出优异的抗磨作用，其最优添加量为1.5%.EDX能谱分析结果表明添加剂在磨斑表面形成了富碳表面膜。

　　1前言石墨以其良好的润滑性能和超稳定的物理特性，被公认为理想的固体润滑材料，侯越峰等“2|制备了片状纳米石墨并发现其具有良好的摩擦学性能。

　　膨胀石墨是石墨的衍生物，近年来对膨胀石墨以及聚合物/膨胀石墨复合材料的研究很多|3~51.膨胀石墨除保留石墨原有的润滑性质外，还由于其层间距离的拉大而提高了润滑性。将吸满润滑油的膨胀石墨和四氟乙烯及聚缩醛混合制成复合材料，是良好的耐磨减摩含油树脂；膨胀石墨良好的极性吸附效应和高温掩蔽效应，使其在润滑油减摩抗磨方面产生了明显的增效作用。Zhao等7制备了各种聚合物/无机纳米复合颗粒，将其作为润滑添加剂来改善润滑抗磨性能。官文超等18制备了纳米石墨/聚丙烯酸乙酯复合乳液，发现其可以有效提高水基液的承载能力，降低磨损量。但将聚合物/膨胀石墨制备成粉体材料，并将其用作润滑油添加剂还未见报道。本课题在用氰基丙烯酸乙酯对膨胀石墨改性的基础上，通过自由基原位聚合方法制备聚甲基丙烯酸甲酯/膨胀石墨纳米杂化材料，并考察其作为润滑油添加剂的抗磨性能。

　　2实验2.1原料及仪器原料：可膨胀石墨，青岛闫鑫石墨制品有限公司产品，膨胀率30mL/g；甲基丙烯酸甲酯（MMA），分乙酯，市售工业品；10号机油，市售工业品。

　　试验仪器：PE-1725X型傅立叶红外光谱仪，SDIQ600型热分析仪，北大青鸟BDX3300型XRD仪，ECNAI 10透射电子显微镜，MWW-1P型万能摩擦磨损试验机。

　　2.2膨胀石墨的制备采用介绍的方法，将可膨胀石墨置于950°C高温炉中膨化得到蠕虫石墨，然后将蠕虫石墨以m（石墨）（溶剂）=1：150分散在90%的乙醇中，用超声波处理10h，过滤、真空干燥后即得到黑色的粉末状膨胀石墨，为蠕虫石墨和纳米石墨薄片的混合体。

　　2.3PMMA/EG纳米杂化材料的制备中，在超声波作用下分散均匀后再向其中加入一定量二乙烯基苯交联剂。在超声波振荡下向体系中缓慢滴加一定量的氰基丙烯酸乙酯，然后加入适量司盘-80和AIBN引发剂，在氮气保护下升温至70搅拌预聚合5min可见体系的粘度增大，此时得到油相。将适量十二烷基硫酸钠溶入100mL水中研究开发与应用工作。

　　基金项目：教育部‘新世纪优秀人才支持计划“资助项目（NCET-析纯十二烷基硫酸钠分析纯1氰丙烯酸dishing04?2）。

　　基体中，并被PMMA所〃形成水相。在超声波振荡下将油相加入水相中，再加入吐温-80形成均匀分散液，将此分散液在氮气保护下升温至70°c，反应4h，冷却后过滤，反复洗涤后于50°c真空干燥，即得到灰色粉末样品。

　　抗磨性能试验将PMMA/EG纳米杂化材料分别以各种质量分数超声分散在10号机油中，用MWW-1P型万能摩擦磨损试验机评价抗磨性能（WSD）。所用钢球为重庆钢球厂生产，材质为GCrl5，直径为12.7瓜瓜，硬度为596出尺骸J匝樘跫鹤3结果与讨论PMMA/EG纳米杂化材料的结构可膨胀石墨经高温处理发生急剧分解，石墨层沿C轴方向产生数百倍膨胀，在热膨胀过程中形成大量纳米级厚度（080nm）的薄片。在超声波粉碎膨胀石墨的过程中，溶剂容易进入到膨胀石墨孔隙和缝隙中，在超声波作用下，溶剂介质中空化气泡的形成和破裂伴随能量的释放，空化现象所产生的瞬间内爆，引发强烈冲击波，液体中空化气泡的快速形成和突然崩溃产生了短暂的高能量微环境，在毫微秒的时间内可达5000K的高温和约10Pa的高压，所产生高速射流使得石墨纳米片层从膨胀石墨上脱离，形成纳米石墨薄片。通过超声波粉碎制得的纳米石墨薄片，粒径在微米范围，厚度明了PMMA/EG纳米杂化材料可以改善基础油的抗磨性能。

　　3.2PMMA/EG纳米杂化材料的抗磨性能化材料的10号机油中钢球表面磨斑直径（WSD）随添加剂（PMMA/EG纳米杂化材料）质量分数变化的曲线。从可以看出，PMMA/EG纳米杂化材料作为添加剂在各载荷下均可明显改善10号机油的抗磨性能；当添加剂质量分数小于1.5%时，钢球磨斑直径随着添加剂含量的增加而降低；当添加剂质量分数为0.5%时即有明显的抗磨效果；当添加剂的质量分数为1.5%时，相应各载荷下钢球磨斑直径最小；当添加剂的质量分数大于1.5%时，随着添加剂含量的增加，钢球磨斑直径有所增大。这表明PMMA/EG纳米杂化材料可明显改善10号机油的抗磨性能，其最优添加量PMMA/EG纳米杂化材料颗粒的直径较大，远远超过摩擦副的表面粗糙度；当PMMA/EG进1在视必载荷下d 1号机油和含1.%4/EGublis入身擦胤间时遍合物层；一种硬质钢材料在一种相对较软的聚合物材料表面滑动时，较软的聚合物会转移到硬质材料滑动表面并形成很薄的转移膜111；但在不断的摩擦过程中，这层聚合物膜会不断地被磨损而流失，同时聚合物膜在摩擦热作用下的分解产物与杂化材料中的石墨共同在摩擦副表面形成一层富碳的表面膜这层富碳膜层可有效地降低磨损。

　　4结论圆结构，膨胀石墨分散在PMMA基体中，并被PMMA所包裹。

　　PMMA/EG纳米杂化材料在10号机油中的各载荷下具有优异的抗磨性能，其最优添加量的磨斑表面形成富碳表面膜并能有效降低磨损。

作者：佚名　　来源：中国润滑油网