Page 63 - 摩擦学学报2025年第4期

第 4 期 于涵, 等: 基于大豆基础油的聚多巴胺改性黑磷纳米添加剂的摩擦学性能研究 551

Differential distribution/% 20 50 Cumulative distribution/%
(a) BP 32.7 nm (b) BP-PDA 48.6 nm (c) 30 100

10

−7.4 nm −14.2 nm 0 0
0.3 0.6 0.9 1.2
Particle size/μm
45 (d) 30 100
100
Height/nm 30 Height/nm 50 Differential distribution/% 20 50 Cumulative distribution/%

15
0 10
0
0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1 2 3 4 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0
Length/μm Length/μm Particle size/μm
(e) BP

500 nm P C O N
(f) BP-PDA

500 nm P C O N

Fig. 1 AFM micrographs of (a) BP nanosheets and (b) BP-PDA nanocomposites; Particle size distribution images of (c) BP
nanosheets and (d) BP-PDA nanocomposites; SEM micrographs of (e) BP nanosheets and (f) BP-PDA nanocomposites
图 1 (a) BP纳米片和(b)BP-PDA纳米复合材料的AFM照片；(c) BP纳米片粒度分布图像和(d) BP-PDA纳米复合材料
粒度分布图像；(e) BP纳米片和(f) BP-PDA纳米复合材料的SEM照片

峰分别表示苯环的C - C伸缩振动和PDA中的酰胺的 量的-OH和-NH，因此，PDA和大豆油分子两者之间可
−1
C-N伸缩振动 [19-20] ，位于850 cm 的峰值处还存在C-H 以形成氢键，从而增强两者之间的相互作用，使其克
−1
官能团. 此外，在781 cm 峰值处还观察到P-C键，进一 服了分子自重和PDA分子之间的相互作用力，从而使
步表明BP表面存在聚多巴胺. 分散稳定的时间延长 [21-22] .

2.2 分散性试验 2.3 摩擦试验
在大豆油中，添加剂质量分数w为0.2%，对各个 图4(a)所示为转速200 r/min和载荷为10 N条件下
分散油样进行超声处理10 min. 图3所示为BP、PDA和 BP、PDA和BP-PDA这3种纳米添加剂分散油样以及

BP-PDA在大豆油中静置30天的分散结果. 由图3可 纯大豆油的典型摩擦系数与时间的关系曲线. 研究表
知，通过自聚合反应制备的PDA分子量大并且具有多 明，浓度会影响添加剂在基础油中的润滑性能 [23] .
分散性，分子之间相互吸引而快速沉积，在第7天就出 由图4(a)可知，3种添加剂的加入使分散油的润滑性
现了明显的沉积现象. BP纳米片层与层之间存在范德 能在不同程度上比纯大豆油得到了提高. 其中，含BP-
华力，在大豆油中分散的第7天后刚开始出现沉积现 PDA润滑油样的摩擦系数最低，摩擦系数曲线稳定.
象. 而添加了BP-PDA的分散油样，可以稳定分散20天 BP-PDA的摩擦效果最佳，其平均摩擦系数和磨痕宽
左右，在第30天时上层出现了明显的沉淀. BP-PDA能 度分别对比大豆油降低了约43%和52%，如图4(b)所
够长期稳定分散，主要是由于PDA分布在BP表面，PDA 示. 图4(c)所示为BP-PDA质量分数对摩擦系数和磨
中存在大量的-OH和-NH，而大豆油分子中也存在大 痕轨迹宽度的影响，不同质量分数的BP-PDA在不同