Page 77 - 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 711

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中“酯基”(1 730～1 740 cm )伸缩振动峰和PPI的酰胺 滑失效，一方面可以从孔自身结构参数入手，制备高
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基中-C=O (1 710～1 780 cm )伸缩振动峰的位置部分 强韧性且具有多种孔径分布的多孔PI；另一方面，从
重叠，对其半定量分析较为困难，而摩擦后区别于PI的 润滑油选择出发，可以选择浸入高热稳定性和抗氧化
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长烷基链“(-CH -) ”的面外振动吸收峰(732 cm )相对 能力的润滑油，同时也具备一定的金属钝化作用.
2 n
吸收强度降低，表明摩擦过程也存在DIOS的分解. 依 虽然摩擦过程与热氧化过程存在一定的差别，但
据酯类油的氧化分解产物特征，其易受热和剪切力的作 是热氧化与热分解过程可以辅助说明摩擦过程发生
用分解生成醇及酸等含-OH化合物 . 因此，对摩擦前 的化学变化. 为进一步探究3种基础油的磨损机理，对
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后的3 400 cm 处-OH峰强度定量发现摩擦后的-OH 3种基础油进行了热重TGA测试和PDSC测试，结果
比强度均增大，证明了摩擦过程同样也存在DIOS及PI 如图10所示，统计结果列于表8中. 3种基础油PAO10、
的部分分解. 此外，虽然PEG400本身含有大量-OH，特 DIOS和PEG400的初始分解温度(T )分别为250.5、236.2
d
征峰的位置也未与PI重叠，但是空气中的水分子会与 和147.8 ℃，失重5% (T )时的温度分别为288.3、262.8和
5
[27]
PEG400分子的-OH形成氢键产生红外吸收移动 ，红 178.2 ℃，失重10% (T )时的温度分别为301.0、275.2和
10
外结果对PEG400的降解过程并不清晰，还需进一步 199.1 ℃，起始氧化温度(OOT)分别为194.6、208.9和
表征完善. 为此，对不同基础油进行了热稳定性能和氧 160.9 ℃ [图10(b)]. 其中，PEG400的初始分解温度和

化稳定性分析，结果如图10所示，相同条件下，PEG400 起始氧化温度最低，说明其不但结构热稳定性能较
的热稳定性最差，而且易被氧化，因此，可以推断摩擦 差，而且抗氧化性能也不理想；DIOS的初始分解温度次

过程中PEG400也发生了不同程度的氧化与分解. 之，起始氧化温度最高，表明其抗氧化性能最好；PAO10
综上，可以断定在本研究中工况下，含油PPI磨损 的起始氧化温度居于二者之间，但初始分解温度最
之后，表面的黑色物质不但包含对偶转移的Fe以及其 大，说明其结构热稳定性较好，不易被热分解. 润滑油
氧化物，而且存在基础油的摩擦氧化产物，同时还包 的热稳定性和氧化稳定性可能会影响其理化性能参
括聚酰亚胺自身基体的分解产物. 此外，还不能忽视 数，最明显的是黏度和颜色的变化，因此，不同程度的
过渡金属对基础油的催化过程加速了基础油的分解，进 分解和氧化导致润滑油黏度增大，可能会影响多孔结
而交联产生无定形的碳. 因此，为避免多孔含油YS-20润 构对润滑油的释放和回吸过程，最终导致润滑失效.

表 7 摩擦前后基础油及PI官能团与苯环的峰强度比计算结果(I n 为1,4-二取代苯环的峰强)
Table 7 Calculated peak intensity ratios of base oil and PI functional group to benzene ring before and
after friction (I n is the peak intensity of the 1,4-disubstituted benzene ring)
Peak intensity ratios
Conditions I -CH3 /I n I -CH2- /I n I (-CH2-)n /I n I (-CH2-)n /I n I -OH /I n I -C-N- /I n I -C-N- /I n I -C-N- /I n
(PAO10) (PAO10) (PAO10) (DIOS) (DIOS) (PAO10) (DIOS) (PEG400)
Prefriction 0.84 0.99 0.95 0.94 1.09 0.91 0.89 0.93
After the friction of changing speed 1.33 1.55 0.92 0.92 1.22 0.64 0.80 0.92
After the friction of changing load 1.01 1.05 0.93 0.93 1.27 0.82 0.74 0.88

(a) (b)
100 PAO10 PAO10
DIOS Exo DIOS
80 PEG400 PEG400
Weight/% 60 Heat flow/(mW/mg) 160.9 ℃

40
20 194.6 ℃

0 208.9 ℃
100 200 300 400 500 600 700 800 50 100 150 200 250 300
Temperature/℃ Temperature/℃
Fig. 10 (a) TGA and (b) PDSC curves of PAO10, DIOS and PEG400
图 10 基础油PAO10、DIOS和PEG400的(a) TGA与(b) PDSC曲线