Page 68 - 摩擦学学报2025年第5期

702 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

保持率高达93.3% (离心条件：3 000 r/min，180 min)， 经处理直接使用.
具有稳定的低摩擦系数(~0.096)和超低磨损率[~0.68× 多孔PI的浸油过程：试验前用无水乙醇和石油醚
3
[22]
−6
10 mm /(N·m)]. 在润滑油的优化方面，Wang等 设计 先后将多孔PI试样在超声波清洗机中清洗30 min，去
制备了可实现液-固相转变的油凝胶(相变温度为34 ℃)， 除试样内部及表面的杂质. 清洗后的试样在80 ℃下真
一方面可以提高润滑油在多孔材料内部的储存量；另 空干燥24 h，得到备用的干净试样. 首先选用3种不同
一方面根据温度响应相转变，改变润滑油的黏度以满 极性的基础油PAO10、DIOS和PEG400分别在2种温度
足可控释放. 综上所述，虽然含油率与含油保持率对 的负压条件下对多孔PI进行浸油，浸油条件分别为60 ℃
多孔PI的润滑性能影响极为重要，研究人员也进行了 下浸12 h和100 ℃下浸12 h，浸油过程中多孔PI全部被
比较全面的研究，但是忽略了基础油作为润滑油关键 基础油浸没，保证其可以充分含油. 为排除黏度的影
成分，其分子结构与多孔PI之间的相互作用这一关键 响，后又选用3种黏度相近极性不同的基础油PAO6、
因素，开展与其相关的系统润滑性能探究更为少见. AN5和PEG200对其进行浸油，条件为60 ℃下浸12 h，
因此，本文中主要考察不同结构基础油对多孔PI的储 浸渍的6种基础油的详细理化性能参数列于表1中.
油特性与刺激响应行为影响，利用耗散型石英晶体微 相同分子结构的聚酰亚胺YS-20薄膜合成过程：
天平(QCM-D)表征聚酰亚胺表面与不同结构基础油 首先，称取ODA (0.2 g, 0.001 mol)与NMP (15 g)加入
之间的吸附特性，同时通过模拟不同的实际工况，系 配备机械搅拌的三颈烧瓶中搅拌至ODA完全分散，
统探究了基础油极性与体系润滑性能的内在关联，并 然后置于冰浴中搅拌反应15 min. 再少量多次加入
对相关润滑机理进行深入分析，为多孔含油聚酰亚胺 ODPA (0.31 g, 0.001 mol)充分搅拌，加入一定量的
自润滑材料的长寿命设计提供重要参考. NMP调节固含量(质量分数)至2%，冰浴反应12 h得

到聚酰胺酸(PAA)溶液. 然后，利用旋涂仪将PAA旋涂
1 试验部分 在QCM-D测试所需的金芯片表面，涂膜前用无水乙

1.1 试验材料及制备过程 醇将金芯片超声清洗10 min，氮气吹干. 旋涂时设定的
试验材料：多孔PI (聚酰亚胺YS-20)试样由中国科 旋涂仪转速为1 500 r/min，涂覆后的金芯片置于鼓风
学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室 干燥箱中对旋涂样品进行高温亚胺化. 升温程序设定
提供，试样大小规格为25 mm×10 mm×4 mm；4,4'-氧 为室温到80 ℃保持360 min，150 ℃保持60 min，200 ℃
二胺(ODA，质量分数99.89%)、4,4'-氧双邻苯二甲酸 保持60 min，250 ℃保持60 min，300 ℃保持30 min.
酐(ODPA，质量分数99.95%)、N-甲基吡咯烷酮(NMP， 摩擦对偶的选择与预处理：对偶材料为GCr15钢
分析纯)以及二甲苯(分析纯)均购于天津科密欧化学 环(外径为50 mm，内径为40 mm，面宽度为27 mm)，其
试剂有限公司；基础油PAO10、DIOS、PEG400、PAO6、 详细化学组成列于表2中. 该材料的洛氏硬度HRC范
AN5和PEG200由青岛中科润美润滑材料技术有限公 围为59~69，试验前用石油醚将钢环超声清洗15 min.
司提供；无水乙醇(分析纯)和石油醚(分析纯)均购于 为保证试验过程中钢环表面粗糙度一致，摩擦试验前
上海阿拉丁生化科技股份有限公司，所有的材料均未 用1 200目和2 000目的砂纸先后对GCr15钢环表面进

表 1 6种基础油的理化性能参数
Table 1 The physicochemical properties of six base oils with different polarity
Base oils Dynamic viscosity (40 ℃)/(mPa·s) Dynamic viscosity (100 ℃)/(mPa·s) Viscosity index Density/(g/cm ) 2 Aniline point/℃
PAO10 60.49 8.39 137.46 0.82 136
DIOS 10.47 2.78 159.38 0.90 −28
PEG400 44.63 7.62 142.51 1.11 <−40
PAO6 24.68 5.80 137.46 0.83 140
AN5 26.40 4.52 159.38 0.91 29
PEG200 23.01 7.60 140.51 1.11 <−30

表 2 试验用的GCr15钢环化学组成
Table 2 Chemical composition of GCr15
Element Fe Cr C Si Mn S P
Mass fraction/% Balance 1.30~1.65 0.75~0.85 0.15~0.35 0.20~0.40 ≤0.02 ≤0.026