Page 8 - 摩擦学学报2025年第10期

第 10 期 陈加丽, 等: 伯仲叔铵盐对质子型离子液体添加剂润滑性能的影响 1405

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钢块分别放入基础油PAO10和3种PILs-PAO10油样中 增加使得油膜增厚从而减小了摩擦系数 . 整体来看，
浸泡12 h，取出试块后用正庚烷清洗表面油液，用氮 摩擦系数的排序为N P < N P < N P，磨损量与摩擦系
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气吹干. 用原子力显微镜(AFM)观测原始钢块和经 数的结果相对应，由图4(b)可见，同样是在1%质量分
PILs-PAO10油样预处理后表面的形貌. 数时对应的磨损体积最小，且均低于PAO10，进一步
证明离子液体的加入提升了PAO10的减摩抗磨效果.
2 结果与讨论 从图4中观察到，向PAO10中添加1%PILs的平均

2.1 摩擦磨损性能测试 摩擦系数和磨损量达到最低，效果最佳，可见在本研
2.1.1 添加剂浓度对摩擦磨损性能的影响 究中质量分数1%为最优添加量，故此选择1%PILs的
探究N P、N P和N P这3种具有不同阳离子碳链 油样来继续探究伯仲叔铵盐离子液体的润滑性能差
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数目的离子液体在不同的添加浓度下的摩擦学性能 异 [38-39] . 图5所示为摩擦磨损试验后的摩擦系数曲线和
差异，使用UMT摩擦磨损试验机对PAO10基础油及加 对应的磨损量，如图5(a)所示，3种离子液体的加入均
入3种PILs油样在不同添加浓度下进行摩擦磨损性能 降低了基础油的摩擦系数，其中，与PAO10相比，含有
测试，试验载荷为80 N，摩擦频率为4 Hz，往复摩擦行 1条碳链的N P摩擦系数下降约21%，而N P和N P的摩
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程为6 mm. 不同油样在4种添加浓度下的摩擦系数平 擦系数分别下降了16%和13%，表明只含有1条碳链的
均值和磨损量如图4所示. 图4(a)结果表明，与基础油 N P具有最低的摩擦系数. 如图5(b)可见，与PAO10相
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相比，加入离子液体后的基础油表现出更低的摩擦系 比，同样是加入N P对应的磨损量最小，降低了约68%.
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数. 在1%添加量时取得最低摩擦系数，而当添加量增 由此推测阳离子碳链数目会对离子液体润滑添加剂
加到5%时相比3%出现小幅降低，这可能是黏度轻微 的减摩和抗磨效果产生影响.

0.10 7
(a) PAO10 6 5 (b) PAO10 Load: 80 N
0.5%PILs
3.0%PILs
1.0%PILs
N 1 P
Average friction coefficient 0.09 N 3 P Wear volume/(10 −3 mm 3 ) 4 3 2
5.0%PILs
N 2 P
0.08
Load: 80 N
0 1
0 1 2 3 4 5 N 1 P N 2 P N 3 P
Additive mass fraction/%
Fig. 4 Average friction coefficient and corresponding wear volume of PAO10 and PILs-PAO10
mixtures at different additive mass fraction
图 4 PAO10及PILs-PAO10油样在不同添加浓度下的摩擦系数平均值和对应磨损量

0.12 6

(a) PAO10 (b) Load: 80 N
1%N 1 P
0.11 Load: 80 N 1%N 2 P 5 4
Friction coefficient 0.10 Wear volume/(10 −3 mm 3 ) 3
1%N 3 P

0.09

0.08 2 1

0.07 0
0 200 400 600 800 1 000 1 200 PAO10 1%N 1 P 1%N 2 P 1%N 3 P
Time/s
Fig. 5 Friction coefficient curve and corresponding wear amount of PAO10 and three kinds of
1%PILs-PAO10 mixtures after friction and wear test
图 5 PAO10和3种1%PILs-PAO10油样摩擦磨损试验后的摩擦系数曲线和对应的磨损量