Page 75 - 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 709

的“黑色物质”，而且分布在磨痕内，只有少量向磨痕 含PEG400的PPI表面孔结构保存最完整，仍然存在少
外扩散[图7(a1~c1)]. 与之相反，在定速变载条件下， 量的贯孔. 而定速变载条件下更大的表面接触应力促
黑色物质不仅出现在了磨痕内部，磨痕周边同样也有 使PPI表面发生了明显的塑性变形，并产生了大量的
黑色物质扩散[图7(d1~f1)]，这主要源于载荷和实际接 磨屑，如图8(d1~e1)所示. 和前面摩擦条件趋势相同，
触面积的变化过程. 此外，可以明显发现不同基础油 即使在高的载荷条件下，基础油的极性对磨损之后的

的变黑面积也有不同，因此可以推断该“黑色物质”可 表面形貌也产生了一定程度的影响，含PEG400和DIOS
能包含基础油的氧化产物. 进一步用石油醚对摩擦过 的PPI磨损表面更为光滑，塑性变形情况较少. 特别是
后样品进行物理清洗，发现该黑色物质虽然有所减 极性较强的PEG400，浸渍其中的PPI磨损表面还可以
少，但是仍然存在，一方面表明黑色物质确实包含基 发现少量孔的存在，如图8(f1)所示. 经过EDS元素分
础油的氧化产物，另一方面也说明部分黑色产物嵌入 析，结合前期的文献报告，确定多孔材料表面存在Fe
了多孔内部，对润滑油的释放与回吸循环过程产生了 或Fe的氧化物，如图8(a3~c3)和图8(d2~f2)所示，也是
永久性的破坏. 黑色物质的重要组成. 统计比较Fe的质量百分含量并
为进一步分析多孔材料表面的黑色物质组份和磨 列于表6中，可以发现2种条件下Fe的质量百分含量变
损机理，对浸渍3种不同极性基础油的PPI摩擦后的磨 化趋势与基础油的极性变化趋势相反，浸渍极性更强
损表面进行SEM和EDS表征，如图8所示. 如图8(a~c) PEG400的PPI磨损表面含量均最低. 根据Fe原子价电
所示，经过摩擦试验之后，聚合物的塑性变形和机械 子层结构与电子分布可知，空的d轨道容易与带有孤
剥离使得PPI表面的孔结构遭受不同程度的破坏，同 对电子或给电子基团配位或产生共轭作用. 从基础油的
时磨损表面也出现少量磨屑. 此外，浸渍不同极性基 分子结构上来看，由于DIOS与PEG400分别含有极性官
础油的PPI表面的多孔结构破坏程度不同，相比之下， 能团“-O-C=O”和“-OH”，一方面这些极性基团可以

(a) (a1) (a2) Wear debris (a3) Fe O C

Sliding direction
Unworn
area
100 μm 100 μm 10 μm Wear debris 50 μm
(b) (b1) (b2) (b3) Fe O C
Unworn Wear debris
area Sliding direction
100 μm 100 μm 10 μm 50 μm
(c) (c1) (c2) (c3) Fe O C
Sliding direction Wear debris
Unworn
area Hole
100 μm 100 μm 10 μm 50 μm
(d) (d1) (d2) Fe O C
Sliding direction Wear debris
100 μm 10 μm 50 μm

(e) (e1) (e2) Fe O C
Sliding direction
Wear debris
100 μm 10 μm 50 μm
(f) (f1) (f2) Fe O C
Sliding direction
Hole
100 μm 10 μm 50 μm

Fig. 8 SEM micrographs of morphology and EDS element distribution of PPI wear surfaces impregnated with base oils (a) PAO10,
(b) DIOS and (c) PEG400 under constant load changing speed and impregnated with (d) PAO10,
(e) DIOS and (f) PEG400 under constant speed changing load conditions
图 8 定载变速下浸渍基础油(a) PAO10、(b) DIOS和(c) PEG400和定速变载条件下浸渍(d) PAO10、
(e) DIOS和(f) PEG400的PPI磨损表面形貌的SEM照片及EDS元素分布情况