Page 9 - 《摩擦学学报》2021年第2期

154 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

(a) 10.5° GO (b) D 100 (c)
ODA-GO I D /I G =1.13 G
ODA-rGO 90
80
Intensity/a.u. 4.9° 7.5° Intensity/a.u. I D /I G =1.32 Weight/% 70
60

14.8° 22° 50
40
20.3° GO GO
ODA-GO 30 ODA-GO
I D /I G =1.08 ODA-rGO ODA-rGO
20
5 10 15 20 25 30 35 40 1 200 1 400 1 600 1 800 100 200 300 400 500 600 700 800
2θ/(°) Raman Shift/cm −1 Temperature/℃

Fig. 6 (a) XRD patterns，(b) Raman spectrum and (c) thermal degradation patterns of GO，ODA-GO and ODA-rGO
图 6 GO、ODA-GO和ODA-rGO的(a)XRD、(b)Raman和(c)TG图谱
最少；ODA-GO的I /I =1.32最大、D峰红移，说明其缺 AS 1day 5days
D G
陷最多；ODA-rGO相比ODA-GO其I /I =1.13明显减
D G
小、D峰蓝移、G峰红移，表明其缺陷减少及石墨化程
度增加. 然而，ODA-rGO中含氧官能团数量远低于
GO
GO，烷基链的接枝密度也较低，但其I /I 值略高于
D G
GO，这是因为(a)残余烷基链(sp 杂化)增加了缺陷密 IRIS AS 2days 3days 7days 15days 31days
3
度；(b)含氧官能团及烷基链的去除也会带走碳骨架上
相邻的碳原子，从而形成新的本征缺陷 . 拉曼分析
[23]
与FESEM、TEM分析结果相一致. 图6(c)的热重曲线 ODA-GO
显示，ODA-GO、ODA-rGO的热稳定性较GO都有所提
AS 2days 3days 7days 15days 31days
高，但ODA-rGO更好.

2.2 ODA-GO和ODA-rGO在IRIS润滑油中的分
散稳定性及分散机理
本文中采用分子间作用力理论半定量分析GO、 ODA-rGO

ODA-GO和ODA-rGO的分散稳定性：分子间作用力分 Fig. 7 Digital images of the dispersion of GO，ODA-GO and
ODA-rGO in IRIS changing with time [after sonication (AS) to
为色散力、诱导力和取向力三种形式，而非极性基团 31 days]. Dosing of all the three samples in IRIS is 0.05%
之间只存在色散力，由于色散力的大小与相对运动分 图 7 GO、ODA-GO和ODA-rGO在IRIS中的分散性随时间
子的变形性成正相关，而分子中所含电子数越多、原 变化规律(添加质量分数都为0.05%)
子半径越大，分子的变形越大，所以一般来说分子的
黑色. 由于ODA-rGO中低接枝密度的十八烷基链提供
相对分子质量越大，其变形性越大，色散力也越大，因
的色散力太小不足以有效克服其自重，使其分散性比
此接枝烷基链的链长越长、非极性烃溶剂主体烃基的
ODA-GO差但优于GO，其在两天后开始明显沉淀，一
链长越长，两种基团之间的色散力越大，改性材料的
个月后大部分材料在底部沉积.
分散性也越好.
综上所述，只要减少固体添加剂中极性基团的数
如图7所示，三者分散稳定性为ODA-GO最好、
量，同时引入与润滑油主体烯烃结构相似、分子量相
ODA-rGO次之、GO最差. 尽管GO中极性基团(含氧官
能团)数量很多，但其与IRIS中非极性基团(烃基)不相 近的非极性基团就可以获得较好的分散性.

容，两种基团提供的诱导力与色散力之和太小不足以 2.3 ODA-GO和ODA-rGO改性油摩擦学性能

有效克服其自重，致使GO在IRIS中一天内几乎完全 2.3.1 改性油极压性能、摩擦磨损性能分析(四球机)
沉淀. 由于ODA-GO中高接枝密度的十八烷基链和 由表3可知，IRIS的P 值较低，油膜承载能力差，
B
IRIS中烃基之间的色散力提供的相互吸引力比其自 当添加质量分数为0.1%的ODA-GO和ODA-rGO后，
重大得多，因此ODA-GO在IRIS中能保持长期分散稳 P 值分别提高26%和23%，说明改性材料的加入提高
B
定性，即使一个月后，整个分散体仍呈现致密均匀的 了IRIS的极压性能.