Page 78 - 摩擦学学报2025年第5期

712 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

表 8 PAO10、DIOS和PEG400基础油的 化作用，根据前文中的分析结果，推测此种碳化过程
热稳定性参数统计
一方面来自对偶表面基础油的氧化分解和再交联反
Table 8 Thermal properties of PAO10,
应，另一部分为聚合物链段的分解、直接转移以及与
DIOS and PEG400
D G
Base oils OOT/℃ T d /℃ T 5 /℃ T 10 /℃ 金属的螯合作用. 通常用D峰和G峰的强度之比(I /I )
PAO10 194.6 250.5 288.3 301.0 评价纳米碳材料的石墨化程度，I /I 比值越大，表明
D G
DIOS 208.9 236.2 262.8 275.2 碳材料的相对石墨化程度越低. 因此，对比不同基础
PEG400 160.9 147.8 178.2 199.1
油和摩擦条件下的对偶碳材料有序结构，可以看出其
其中，这一结果也解释了PPI摩擦表面不同程度的黑 碳化过程也不尽相同. 依据3种结构基础油的热氧化
色物质变化(图7)，同时验证了定载变速条件下，相比 温度，推测PEG400在摩擦过程中更易碳化，更有利形
成有序碳结构，相比之下，DIOS次之，PAO10较难. 定速
DIOS，PEG400具有较低的摩擦系数，但是磨损率却大
变载条件下的I /I 变化趋势也印证了这一规律[I /I 的
致相同的现象[图6(c)]. D G D G
对偶表面的化学结构组成同样也对磨损机理产 值排序为PEG400 (1.41)<PAO10 (1.59)<DIOS (1.87)]，
生重要影响，因此，对摩擦后钢环表面进行了拉曼 而且定载变速条件下的I /I 变化关系也反映出了碳
D G
化过程与摩擦催化条件有关. 此外，聚合物和基础油
光谱分析，结果如图11所示. 其中包含了415、295、229
−1
和660 cm 处Fe O 和Fe O 的特征吸收峰，说明轴承 形成有序碳的反应能垒区别也不可忽视，依据相关文
3
2
4
3
钢环与含不同基础油的PPI相对摩擦的过程中，自身 献，作者推测相较于长链烷烃基础油，具有芳香结构
[29]
也发生了氧化，并且生成了有利于对偶起到抗磨作用 的聚合物PI更易形成有序碳膜 .

[28]
的Fe的氧化产物 . 此外，经过对拉曼光谱的进一步
2
分解剖析发现出现了代表有序的sp 键结构的E 振动 3 结论
2g
−1 3 多孔含油聚酰亚胺的润滑性能主要取决于多孔
所形成的G峰(1 580 cm )与另一无定形结构碳原子sp
−1
杂化产生的D峰(1 350 cm )，表明对偶表面也存在材 PI结构对润滑油的含油率和含油保持率的影响. 前期
料不同程度的碳化过程. 由于“C-H”键能大于“C-C”， 大量研究工作中多集中于多孔结构的设计，忽略了基
也侧面证实了金属对偶对基础油的氧化过程存在催 础油自身结构对2种关键因素的影响以及基础油与多

(a) PPI-PAO10-changing speed (b) PPI-DIOS-changing speed (c) PPI-PEG400-changing speed
I D /I G =1.05 I D /I G =1.78 Fe 2 O 3 I D /I G =1.94
D G D Fe 2 O 3 Fe 2 O 3
Intensity/a.u. Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 Intensity/a.u. Fe 3 O 4 G Intensity/a.u. D G
Fe 3 O 4

400 800 1 200 1 600 2 000 2 400 400 800 1 200 1 600 2 000 2 400 400 800 1 200 1 600 2 000 2 400
Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1

(d) PPI-PAO10-changing load (e) PPI-DIOS-changing load (f) PPI-PEG400-changing load
I D /I G =1.59 I D /I G =1.87 D I D /I G =1.41
D Fe 2 O 3 D Fe 2 O 3 G
Intensity/a.u. Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 G Intensity/a.u. Fe 3 O 4 G Intensity/a.u. Fe 3 O 4

400 800 1 200 1 600 2 000 2 400 400 800 1 200 1 600 2 000 2 400 400 800 1 200 1 600 2 000 2 400
Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1
Fig. 11 Raman spectra of steel ring wear surfaces after friction with PPI impregnated with (a) PAO10, (b) DIOS and
(c) PEG400 under constant load and changing load conditions and impregnated with (d) PAO10,
(e) DIOS and (f) PEG400 under constant load and changing speed conditions
图 11 定载变速条件下与浸渍(a) PAO10、(b) DIOS和(c) PEG400及定速变载条件下浸渍
(d)PAO10、(e)DIOS和(f)PEG400的PPI相对摩擦后的钢环磨损表面拉曼光谱