石油化工2002年第31卷第11期.PETROCHEMICAL TECHNOLOGY887.聚乙二醇-2 5-二巰基-1 3 A-噻二唑共聚物摩擦性能的研究葉文玉程鐵峰郭新勇于麗張治軍黨鴻辛(河南大學(xué)潤滑與功能材料實驗室河南開封475001 )[摘要]在大分子主鏈中引入s、N等具有抗磨活性的雜原子,可改善聚合物作為潤滑添加劑的摩擦學(xué)性能。在四球摩擦試驗機(jī)上考察了該聚合物作為高水基潤滑添加劑的摩擦性能。用掃描電子顯微鏡對鋼球摩擦表面形貌進(jìn)行分析結(jié)果表明，該聚合物具有較好的極壓抗磨性能。[關(guān)鍵詞]2 5-二巰基-1 3 A-噻二唑聚乙二醇共聚物摩擦學(xué)性能[文章編號] 1000- 8144 2002 )11- 0887 - 03 .[中圖分類號] 0613.51.[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A雜環(huán)化合物由于具有緊密穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),而具備一站;甲苯-2 A-二異氰酸酯上海華東試劑工業(yè)供定的承載能力和潤滑性能,尤其是含s和N的雜環(huán)銷公司。以上試劑均為分析純。2 ,5-二巰基-化合物更具有良好的摩擦性能1-10。如2 5-二巰1 3 A-噻二唑參照文獻(xiàn)11]自制?；?1 3 A-噻二唑及其衍生物就具有-定的耐極壓用Avatar 360 型傅里葉紅外光譜儀,Exstar性能和良好的抗磨損性能11-13]。但目前對于雜環(huán)化6000型熱分析系統(tǒng)表征噻二唑聚合物的形貌和結(jié)合物摩擦性能的研究大多集中于小分子化合物和油構(gòu)。在MRS- 1J型四球摩擦試驗機(jī)和MRS- 10A基添加劑上對于含雜環(huán)的聚合物和水基無磷無鋅潤型四球摩擦試驗機(jī)上評價其抗磨和極壓性能。實驗滑添加劑的研究還有待于進(jìn)一步深入。本研究合成條件為轉(zhuǎn)速1450 r/min室溫，時間30 min。最大了-種主鏈含巰基噻二唑環(huán)的共聚物，以期改變25無卡咬負(fù)荷( Pp值按照GB3142- 82測定,所使用-二巰基-13 A-噻二唑在水中不能分散的缺點,的鋼球為Gr15二級標(biāo)準(zhǔn)鋼球(上海鋼球廠).直徑并評價了該聚合物在水中的摩擦性能。12.7mm。用JSM-5600LV型掃描電子顯微鏡( SEM對鋼球摩擦表面形貌進(jìn)行分析。1實驗部分1.2共聚物的制備1.1 試劑與儀器聚乙二醇-2 5-二巰基-1 3 A-噻二唑共聚聚乙二醇( Mw= 400),上海化學(xué)試劑采購供應(yīng)物的制備反應(yīng)式如下:OCNHO+CH2CH2OCH20H:HJ--NCO OCN--NHCO -0+CH2OCH2O方NHCO-NCOCH- -(A)CH3us- fCONH、,NHCO- -S--S-CONH、NHCO-0-CH2CH2OCH2CH20分CHs'中國煤化工取0.2 mol新蒸餾過的甲苯-2 A-二異氰酸拌下.MYHCNMHQ的石油醚溶液控制酯溶于干燥的石油醚中然后加入到干燥的反應(yīng)瓶滴加速率,使反應(yīng)溫度保持在30~ 35%C。滴加完畢中。取0.1 mol 干燥過的聚乙二醇加入100 ml干[收稿日期] 2002-03-12[修改稿日期] 2002-04 - 22。燥的石油醚充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆稚⒂谑兔阎兄肹作者簡介]葉文玉( 1950- )男河南省開封市人大學(xué)副教授電于100 m{社捶滴液漏斗中反應(yīng)體系密封。在攪話0378 - 2865410。石由化工888●PETROCHEMICAL TECHNOLOGY2002年第31卷后將反應(yīng)溫度升至50~55 C攪拌反應(yīng)2h。待擴(kuò)2結(jié)果與討論鏈后得兩端帶有異氰酸酯基的聚乙二醇聚合物A，保持其密封干燥。圖1為2 5-二巰基-1 3 4-噻二唑( a)和共聚取0.1 mol 聚合物A加入干燥的反應(yīng)瓶中然物試樣b烴KBr壓片的紅外光譜圖從圖1可看出,后加入干燥的三氯甲烷100 ml ,并使其完全分散噻二唑雜環(huán)的特征振動峰在圖1a和圖1b中分別出開。取0.2 mol2 5-二巰基-1 3 A-噻二唑溶于現(xiàn)在1452.27 cm-1和1450.03 cm-1 ,C- -S伸縮振動60 ml三氯甲烷中并置于干燥的恒壓滴液漏斗中。峰分別出現(xiàn)在715.22 cm-'和 707.25 cm-1 ,與文在攪拌下,于 30 C下向反應(yīng)瓶中滴加25-二巰基獻(xiàn)12]值相符合。在圖1b中2869 .68 cm-'為C-H的-1 3 A-噻二唑三氯甲烷溶液控制滴加速率使伸縮振動峰3296.07 cm-l為N- -H的伸縮振動峰,反應(yīng)溫度保持在30~35 C ,加完后升溫至50~ 551644.67 cm- '是酰胺I帶C= 0伸縮振動峰,1535 .24C攪拌反應(yīng)3h。降至室溫用甲醇將共聚物沉淀、cm~ 1是酰胺I帶N- -H彎曲振動峰,1599. 83 cm- 1為析出。再用甲醇洗滌,重復(fù)3次然后真空干燥得苯環(huán)的骨架振動峰,從紅外光譜分析可以確認(rèn)實驗合淺黃色粉末狀聚乙二醇-2 5-二巰基-1 3 A-噻成了預(yù)期的聚合物。二唑共聚物產(chǎn)物可分散于三氯甲烷等溶劑中。聚合物試樣的熱失重和差熱曲線(升溫速率5040 t30+3020F0t4000 350030002500 2000 1500 1000 5004000 350030002500200015001000 s00Waveoumbers/cm4Waveounbers/em-'圖1 25-二疏基-1 3 A-噻二唑< a和共聚物b )的紅外光譜圖Fig.1 The FTIR spectra of25- dimercapto- 1 3 4 - thiadiazold a ) and copolymer( b).10C/min)如圖2所示。從失重曲線可以看出試樣荷(Pp值)純水的Pp值為97N聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在240~340C有較大的質(zhì)量損失(約65%),與之為1.5%時,P:值高達(dá)618 N是水的6倍多?？梢韵鄬?yīng)的差熱曲線在321.3C出現(xiàn)一較大的放熱看出加入聚合物可以極大地提高水的Pp值。聚峰這是由于聚乙二醇氧化所至差熱曲線在552 C合物具有良好的極壓承載能力的原因可能是在摩擦的放熱峰及試樣在500~ 560 C的質(zhì)量損失是異氰表面生成了比較牢固的S和N的復(fù)合膜。酸酯氧化所引起的,從以上表征可以看出聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性。700600圖3為聚合物試樣在不同添加量下的無卡咬負(fù)50032.3C004552.s C03002200100”營10-2中國煤化1工25ray.3 PoN2020FYHCNMHG圖3最大無卡咬負(fù)荷( Pp值)10.0 200.0300.0 400.0 500.0 600.0Fig.3 Pg value of water with various amountTermperature/Cof copolymer.圖2共聚物的熱分析曲線( Poly0.1 ~ Poly2.0 means the mass fraction of萬京數(shù)據(jù)A and TC curves of cpolymer.polymeris0.1% ~2.0% )第1期葉文玉等聚乙二醇-25-二巰基-1 3 A-噻二唑共聚物摩擦性能的研究889.圖4為在實驗時間30 min ,負(fù)荷為300 N時的荷,1450 r/min ,30 min條件下GCr15鋼球磨斑表面聚合物不同添加濃度與磨斑直徑(WSD)的關(guān)系曲形貌的掃描電子顯微鏡的SEM照片。從圖5可以線。由圖4可見,當(dāng)聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% ~看出添加試樣以后磨斑表面比較平整犁溝較淺，1.0%時抗磨效果最好,磨斑直徑在0.68 mm以擦傷程度較輕。下當(dāng)聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%時隨聚合物添加3結(jié)論量的增大磨斑直徑逐漸增大造成這種現(xiàn)象的原因還有待進(jìn)-步研究。本研究合成的主鏈含巰基噻二唑環(huán)和聚乙二醇圖5是聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時,于300N負(fù)且在水中能較好分散的聚合物具有優(yōu)良的極壓抗磨性能能顯著改善水的減摩抗磨作用在中高負(fù)荷下不失為一種性能優(yōu)良的水基極壓抗磨添加劑。0.850.80參考文獻(xiàn)點0.75[1] Singh T Singh R ,Verma V K ret al.[J]. Tribol Int ,1990 ,230.70. (1)41 ~46.0.65 t[2] Ren T H .XueQJ ,WangHQ[J] Wear ,1994 ,173 :167- 170.[3] Ren T H ,Xue Q J ,Wang H Q.[J] Lubr Eng ,1995 ,51( 10 ):Mass faction of copolymer%847 -870.[4] Wan Y ,PuQ .XueQJ et al![J]. Wear ,1996 ,192 74~77.圖4聚合物添加濃度對磨 斑直徑的影響[5] ZhangJY ,LiuW M .XueQJ etal.[J]. Wear 1999 224 :160~Fig.4 The relationship between wear scar diameter and164.various concentration of copoly mer .[6] ZhangJ Y ,Liu W M .XueQJ[J] Wear ,1999 224 68 ~ 72.[7] ZhangJY ,LiuW M .XueQJ[J] Wear ,1999 231 279 ~ 284.[8] LiJS ,Ren T H etal.[J]. Wear 2000 246 :130~ 133.[9] XuX D ,Wan Y ,CaoLL.[J] Wear 2000 241 41~ 46.[ 10] ZhangJ Y ,LiuW M XueQJ[J] Wear ,1999 ,231 65~ 70.[11]饒文琦任天輝李久盛等[J].摩擦學(xué)學(xué)報2001 21(3):118~ 120.[ 12]高永建張治軍薛群基.[J]化學(xué)研究,1997 83)60~ 62.[13]高永建,吳志申張治軍等.[J]石油煉制與化工,1998 ,29( 10)31~33.[14]高永建張治軍薛群基[J].化學(xué)研究,1998 9( 1)35 ~38.. [15]Gao Y J ,WuZS ,ZhangZJ et al.[J] Wear ,1998 .222 :129 ~134.圖5共 聚物磨斑表面的SEM照片[16]GaoY J ,ZhangZJ ,Xue Q J.[J] Mater Res Bull ,2000 ,34 :Fig.5 The morphology of the wear scar of water with copolymer.1867~ 1874.Properties of Poly( Ethylene Glycol )- 25 - Dimercapto-1 3 A - Thiadiazole CopolymerYE Wen- yu ,CHENG Tie-. feng ,GUO Xin- yong ,YU Li ,ZHANG Zhi- jun ,DANG Hong- xin( Key Laboratory of Lubrication and Functional M aterial ,Henan University ,Kaifeng Henan 475001 China )[ Abstract] S ,N atoms having good antiwear properties were added to the main chain of polymer in order to im-prove tribological performance of the poly mer as lubricant additi中國煤化工ties of the polymer forlubricant additive in water were investigated on four - ball frictid:DYHCNMHG; on the w orn surfacesof the steel were investigated by means of scanning electron microscope( SLM ). 1 he results indicate that thecopolymer has excellent wear and ex treme pressure resistance.[ Keywords] 2 5 - dimercapto-1 3 A - thiadiazole ipoly( ethylene glycol ) icopoly mer itribological properties(編輯祖國紅).