Page 69 - 摩擦学学报2025年第5期

第 5 期 李东伟, 等: 基础油分子结构对多孔聚酰亚胺含油特性及两者复合体系润滑机理的影响 703

行抛光打磨. 摩擦后的钢环表面粗糙度R 利用采用三 表 3 摩擦磨损试验参数
a
维形貌仪(Contour GT-K, Bruker)测试，得到的结果为 Table 3 The parameters of friction and wear test
Load/N Spindle speed/(m/s) Test time/min
4.613±0.857 μm.

1.8 15
1.2 测试方法及表征 1.0 15
利用压汞仪(Micromeritics Autopore 9500)表征分 0.6 15
Changing speed 200 0.3 15
析多孔PI的孔隙率和孔径分布，测试前样品在真空烘
0.1 15
箱中干燥，表征条件为在80 ℃下测试12 h. 采用离心 0.05 15
机(Hunanxiangyi, CenceH1850)表征多孔PI的含油率 0.03 15
50 15
与含油保持率，同时使用称重法，利用式(1)计算含油
100 15
率(η)，离心速率分别为3 000和10 000 r/min，每个条件 Changing load 200 1.0 15
离心总时间为50 min，每隔10 min记录1次，将表面基 300 15
500 15
础油擦净后再次进行离心. 根据式(2)计算含油保持
率(γ)，为保证试验结果的可靠性，每个离心条件下浸 次清洗；最后，吸附试验结束之后，将测试装置部件通

渍每种基础油的多孔PI均不少于3个. 入无水乙醇进行清洗30 min. 利用热重分析仪(TGA-100)
与高温差示扫描量热仪(PDSC，DSC204 HP)分别表征
η= (G 1 −G 0 )/G 0 ×100% (1)
了PAO10、DIOS和PEG400的热稳定性及氧化安定性
γ= (G t −G 0 )/(G 1 −G 0 )×100% (2)
能. 最后，利用斯塔宾格黏度仪(SVM™ 3001)和苯胺
式中，G 为浸油前的质量，G 为浸油之后的质量，G 为 点测试器(GB/T262)表征6种基础油的理化性能参数.
1
0
t

试样离心t分钟之后的质量.
采用MRH-3高速环-块摩擦磨损试验机进行了摩 2 结果与讨论

擦性能表征，含油的多孔PI与钢环的接触方式为线接
2.1 PPI材料多孔参数的表征与分析
触，主要测试条件为定压(200 N)变速和定速(1 m/s)变
多孔材料表面和内部的孔隙结构是润滑剂储存
载2种，其详细参数列于表3中. 所有摩擦学试验均在 和释放的基础，用压汞仪表征了多孔PI的内部孔隙结
环境氛围和室温条件下完成，每个测试条件样品至少 构，结果如图1所示，从图1(a)的孔径分布曲线可以看
测试3次，之后求平均值. 出，多孔PI的孔径分布主要为大孔径，孔径分布均匀，
采用超景深三维显微镜(Keyence Vhx5000)和场 主要孔径为1.46 μm. 图1(b)所示的进汞曲线和出汞曲

发射扫描电子显微镜(SEM，Carl Zeiss)表征摩擦之后 线存在滞后现象，进汞曲线在0.69 MPa (100 psia)时出
GCr15磨损表面以及含3种基础油的PPI磨损表面的微 现了明显的阶梯台阶，表明在此压力范围下汞已经将
观形貌，利用能谱仪(EDS，AMETEK EDAX)分析磨 多孔PI内部填充完全. 出汞曲线中发现当加压开始减
损表面化学组分. 利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR- 小至初始压力时，还仍有大量汞留存在多孔PI内部孔
ATR，VERTEX 70)和高分辨原位拉曼光谱仪(Horiba 隙中，表明多孔PI内部具有连续贯通的孔隙，内部孔
LabRAM Odyssey，波长532 nm)表征摩擦前后的PPI 隙的毛细力一定程度上限制了压入汞的排出. 通过对
和GCr15钢环磨损表面官能团及成分变化. 最后，利用 进出汞曲线计算可得，多孔PI的孔隙率约为22.63%.

耗散型石英晶体微天平(QCM-D，Biolin Scientific)表 2.2 不同分子结构基础油对PPI的储油性能影响
征3种基础油(PAO10、DIOS、PEG400)在YS-20薄膜表 浸渍不同结构基础油的多孔PI（PPI）样品的含油
面的吸附强度、吸附膜厚度及吸附质量，测试温度为 率统计结果列于表4中，从使用结果看出，当PPI浸渍
25 ℃，泵送速率恒定为80 μL/min，此外，测试之前对涂 基础油的温度为60 ℃时，极性最强的基础油PEG400
有YS-20薄膜的晶片用无水乙醇棉球预擦拭，以除去 在PPI基体内部的含油率最高，为21.3%；极性最低的基
表面的油溶性杂质，然后用高纯氮气吹干备用. 吸附测 础油PAO10在PPI基体内部的含油率最低，为16.1%；
试过程具体如下：以二甲苯为流动相，恒定流速泵送冲 极性中等的基础油DIOS含油率为17.4%. 当浸渍温度
洗15 min以上得到基线；随后，通入以不同基础油为溶 为100 ℃时，PAO10、DIOS和PEG400基础油在PPI基
质的二甲苯溶液(质量分数为5%)，得到不同吸附性能 体内部的含油率分别为11.1%、12.6%和15.9%. 上述PPI
的变量关系；待吸附完成之后，再次通入二甲苯进行二 的含油率随基础油极性的变化趋势仍然相同，即随着