十二烷基改性硅油的合成及其润滑性能
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表 5 链节比对润滑性能的影响
T ab le 5 E ffect of cha in un it ratio of products on lubrican t propert ies
Si 主 链上 ,
它能在空间自由旋转 , 温度越高 , 导致产物运动黏度 变化越大.
表 3 链节比对产物黏度指数的影响
[ 2] [ 1]
可作为高润滑性硅脂的 基础油, 用于录音、 录像磁 带
[ 4]
生产, 以及小机械润滑及塑 料齿轮、 滚 动系统
的润滑中 . 文献 [ 5] 报道了产品 (CH 3) 3 Si O (CH3 RSi O ) 20 Si(CH3) 3 随着烷基碳链的增加 , 润滑性有所好转 , 特别是 C 8 以上效果明显 . 王利亚等
/ ( mm 2 s- 1 ) 42 4 51 7 56 3 73 9 94 1
黏度 指数 425 414 405 393 388
n m 0 10 0 18 0 32 0 47 0 62
[ 7]
= 162 + 74 ( n + m ) - 14n
25
固定 PHMS 的运动黏度
= 49 1 mm / s, PHMS 的
ห้องสมุดไป่ตู้
含氢质量分数与链节比的关系如表 1所示.
表 1 含氢质量分数与链节比的关系
T ab le 1 R elation b etw een hyd rogen m ass fract ion of PHM S and ch ain un it rat io
T ab le 2 R elat ion betw een viscosity of PHM S and d egree of polym erizat ion
25
/ (mm 2 s- 1 ) 24 6 36 7 49 1 63 2 84 7 112 4
n+ m 31 41 52 62 78 96
注 : 固定含氢质 量分数 w ( H ) = 0 431 %.
度 ( n + m ). n m = M 1 - 60 ( 2) ( 3)
1 实验部分
1 . 1 主要仪器和试剂 高含氢硅油 , 杭州佳燕化工有限公司 ; 硫酸 , 分 析纯, 上海化学试剂有限 公司; 八甲 基环四硅氧烷 ( D4) 、 低分子封头剂 ( MM )、 1 十二烯烃为工业品 ; 氯铂酸催化剂, 自制. 品氏黏度计 , 上海良晶玻璃仪器厂; SYP 型玻璃 恒温水浴, 上海予华仪器有限公司; MMW 1 型万能 摩擦磨损试验机 , 济南试金集团有限公司 . 1 . 2 实验步骤 1 . 2 . 1 PHM S 制备 根据 PHM S 含氢质量分数和运动黏度的设计量, 向四 口 烧 瓶 中投 入 环 硅 氧 烷 ( D4)、 高含氢硅油 ( 202) 、 封头剂 (MM ) 和浓硫酸, 在 90 下平 衡调聚 4h , 然后中和除去浓硫酸, 在真空下脱除低沸物得到 PHM S , 并测定 PHM S 的含氢质量分数及运动黏度. 1 . 2 . 2 十二烷基改性硅油制备 在装有搅拌器、 滴液漏斗、 温度计和冷凝器的四 口烧瓶中, 投入调聚得到的 PHM S , 加热到 80 时 , 按 n ( C C ) n ( S i H ) = 1 1 1 0 的量滴加 1 十二 烯烃, 并少量分批投入氯铂酸催化剂 . 烯烃滴加完毕 后 , 在 110 ~ 120 下 继续反 应, 用 红外 检测 直至 PHM S 中无 S i H 键存在. 然后减压蒸馏去除低沸物 得最终产物 . 1 . 3 性能测试 运动黏度采用品氏黏度计按 HG /T2363 92 标 准测定 ; 黏度指数按 GB /T1995 1988 测定; 摩擦磨 损性能采用 MMW 1型万能摩擦磨损试验机按 SH /T 0189 1992 标准测试; 测试条件 : 室温 , 负荷 ( 147 2) N, 速度 ( 1 200 钢球型号 GB308 . 60) r/m in , 时间 ( 60 1) m in,
w (H ) /% 0 118 0 214 0 326 0 426 0 529 注 : 固定运动 黏度
25
n: m 0 10 0 18 0 32 0 47 0 62 = 49 1 mm 2 / s .
当含氢质量分数为 0 431 % 时 , PHM S 的运动黏 度与聚合度的关系如表 2 所示 .
表 2 运动黏度与聚合度的关系
M 之间的关系见式 ( 1) lg ( 3)
[ 9] 25
= 1 39 lg M - 3 279
( 1)
根据式 ( 1) 计 算出 PHM S 的 M 后, 可 根据式 ( 2 )、 推导出一系列 PHM S 的链节比 ( n m ) 和聚合 74 w ( H ) w ( H ) - 162 /M
2
25 与其数均相对分子质量
第 3期
赵
请等 : 十二烷基改性硅油的合成及其润 滑性能
83
的黏度指数线性下降. 这是由 于长链烷基 不像 CH 3那样被牢牢地控制在 S i O
C 12H 25
的增加而逐渐减小, 当链节比增加到 0 32 后, 磨痕直 径达到最小且基本保持不变 . 摩擦系数 ( ) 在考察的 范围内虽然没有明显的变化, 但随着链节比的增加 , 的波动幅度越来越小 , 说明稳定性越来越好. 链节比 在 0 32 以上, 润滑效果达到稳定状态.
ZHAO Q ing, L IW an bo , YAO Cheng
( Co llege of Sc ience , N an jing U niversity of T echnology , N anjing 210009, Ch ina)
Abstract : T o in vest ig ate th e effect of degree o f po lym eriza tio n and cha in unit ratio on the v iscosity tem perature prop ert ies and lubricant properties o f products , a series of dodecy lpo ly silo xanesw ere prepared from 1 dodecene and poly ( m eth y lhydrosiloxane) ( PHM S) by chang in g v iscosity and hydrogen m ass fract io n o f PHM S . T he results show ed th at chain un it ratio of long cha in a lky lpo ly silo xane hasm ore in flu ence on propert ies of products than degree o f po ly m erization of long cha in alky lp olysiloxane . W hen chain un it rat io of product w as 0 32 and th e degree of po lym eriza t io n of product w as greater than or equal to 52 , the dodecy lp olysilox ane had good propert ie s w hich v iscosity index w as 410 and scar diam eter w as 0 35 mm. K ey w ord s : dodecy lpo ly silo xane ; viscosity tem perature properties ; lubricant propert ies; chain unit ratio 长链烷基改性硅油赋予硅油两类新的特性 : 一 是增强硅油的亲油性 , 二是增强硅油的润滑性 , 可在 润滑油、 脱模剂中得到应用 . 在润滑产品领域 , 长 链烷基改性硅油可改善一般硅油的极压润滑性 , 在 矿物油中添加少量长链烷基硅油
[ 6]
, 即可得到高质
量、 高价值的特种油品 , 提高耐高、 低温性能. 长链烷 基改性硅油对金属材料有很好的吸附性和优良的润 [ 3] 滑性, Quaa l等 制备的长链烷基改性硅油水乳液 在金属加工过程中不但有较好的润滑性能 , 而且还 有很好的冷却作用. 除此之外, 长链烷基改性硅油还
研究了侧链结构不同的
82
南
京
工
业
大
学
学
报
(自 然 科 学 版 )
[ 8]
第 30 卷
改变 PHMS 的运动黏度、 含氢量合成了系列十二烷基改 性硅油 (C H 3) 3 Si O (CH3 C12H 25 Si O )n ((C H 3) 2 Si O)m Si(CH 3) 3, 对分子结构中的链节比 ( n m ) 和聚合度 ( m + n ) 对 黏温性能和润滑性能的影响进行了考察. 为长链烷 基改性硅油在润滑剂方面的应用提供了一定的选择 依据.
第 30 卷第 3 期 2008年 5 月
南 京 工 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) JOURNAL O F NAN JI NG UN I V ERS I TY OF TECHNOLOGY ( N atural Science Ed ition)
Vo. l 30 N o . 3 M ay 2008
关键词 : 十二烷基改性硅油 ; 黏温 性能 ; 润滑性能 ; 链节比 中图分类号 : O 627 41 文献标识码 : A 文章编号 : 1671- 7627( 2008) 03- 0081- 04
Synthesis and lubricant properties of dodecylpo lysiloxane
长链烷基硅油的润滑性. 但长链烷基改性硅油作为 润滑油使用时 , 链节比和聚合度对其性能的影响目 前还没有文献系统报道 . 本文以含氢硅油 ( PHM S)和 1 十二烯为原料, 通过
*收稿日期 : 2007 09 14 作者简介 : 赵 姚 请 ( 1981 ) , 女 , 河北衡水人 , 硕士生 , 主要研究方向为精细有机合成与现代分析 ; 成 ( 联系人 ) , 教授 , E m ai: l yaoch eng @ n ju t . edu . cn .
十二烷基改性硅油的合成及其润滑性能
赵 请, 李万博, 姚 成
(南京工业大学 理学院, 江苏 南京 210009)
摘 要 : 为了考察分子结构中的聚合度和链节比对十二烷基改性 硅油的黏 温性能和润 滑性能的 影响 , 以含氢硅油
25
( PHM S) 和 1 十二烯为原料 , 通过改 变 PHM S 的运 动黏度 ( 度的影响显著 , 当链节比 ( n m ) 为 0 32、 聚合度 ( m + n ) 能 , 其黏度指数为 410 , 磨痕直径为 0 35 mm.
*
)、 含 氢量 ( w (H ) ), 合 成了 系列 十二烷 基改 性硅油
( CH 3 ) 3 SiO ( CH 3 C12 H 25 SiO ) n ( ( CH 3 ) 2 S i O ) m Si( CH 3 ) 3 . 结果表明 , 长链烷基 硅油 中链 节比对 其性 能的影 响比 聚合 52 时 , 十 二烷基改 性硅油具有 良好的黏温 性能和 润滑性
T ab le 3 E ffect of cha in un it ratio on viscos ity ind ex of p roducts
n m 0 10 0 18 0 32 0 47 0 62
40
/ (mm 2 s- 1 ) 100 8 128 9 145 9 205 4 275 6
100
2 . 2 分子结构对产物黏温性能的影响 2 . 2 . 1 链节比对产物黏温性能的影响 黏度指数是评价润滑油黏温性能的一项重要指 标. 固定原料的聚合度为 52 , 链节 比对黏度指数的 影响见表 3 . 由表 3 可见, 随着链节比的增加, 产物
2 结果与讨论
2 . 1 运动黏度、 含氢质量分数与分子结构的关系换算 PHM S 的运动黏度
T ab le 5 E ffect of cha in un it ratio of products on lubrican t propert ies
Si 主 链上 ,
它能在空间自由旋转 , 温度越高 , 导致产物运动黏度 变化越大.
表 3 链节比对产物黏度指数的影响
[ 2] [ 1]
可作为高润滑性硅脂的 基础油, 用于录音、 录像磁 带
[ 4]
生产, 以及小机械润滑及塑 料齿轮、 滚 动系统
的润滑中 . 文献 [ 5] 报道了产品 (CH 3) 3 Si O (CH3 RSi O ) 20 Si(CH3) 3 随着烷基碳链的增加 , 润滑性有所好转 , 特别是 C 8 以上效果明显 . 王利亚等
/ ( mm 2 s- 1 ) 42 4 51 7 56 3 73 9 94 1
黏度 指数 425 414 405 393 388
n m 0 10 0 18 0 32 0 47 0 62
[ 7]
= 162 + 74 ( n + m ) - 14n
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固定 PHMS 的运动黏度
= 49 1 mm / s, PHMS 的
ห้องสมุดไป่ตู้
含氢质量分数与链节比的关系如表 1所示.
表 1 含氢质量分数与链节比的关系
T ab le 1 R elation b etw een hyd rogen m ass fract ion of PHM S and ch ain un it rat io
T ab le 2 R elat ion betw een viscosity of PHM S and d egree of polym erizat ion
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/ (mm 2 s- 1 ) 24 6 36 7 49 1 63 2 84 7 112 4
n+ m 31 41 52 62 78 96
注 : 固定含氢质 量分数 w ( H ) = 0 431 %.
度 ( n + m ). n m = M 1 - 60 ( 2) ( 3)
1 实验部分
1 . 1 主要仪器和试剂 高含氢硅油 , 杭州佳燕化工有限公司 ; 硫酸 , 分 析纯, 上海化学试剂有限 公司; 八甲 基环四硅氧烷 ( D4) 、 低分子封头剂 ( MM )、 1 十二烯烃为工业品 ; 氯铂酸催化剂, 自制. 品氏黏度计 , 上海良晶玻璃仪器厂; SYP 型玻璃 恒温水浴, 上海予华仪器有限公司; MMW 1 型万能 摩擦磨损试验机 , 济南试金集团有限公司 . 1 . 2 实验步骤 1 . 2 . 1 PHM S 制备 根据 PHM S 含氢质量分数和运动黏度的设计量, 向四 口 烧 瓶 中投 入 环 硅 氧 烷 ( D4)、 高含氢硅油 ( 202) 、 封头剂 (MM ) 和浓硫酸, 在 90 下平 衡调聚 4h , 然后中和除去浓硫酸, 在真空下脱除低沸物得到 PHM S , 并测定 PHM S 的含氢质量分数及运动黏度. 1 . 2 . 2 十二烷基改性硅油制备 在装有搅拌器、 滴液漏斗、 温度计和冷凝器的四 口烧瓶中, 投入调聚得到的 PHM S , 加热到 80 时 , 按 n ( C C ) n ( S i H ) = 1 1 1 0 的量滴加 1 十二 烯烃, 并少量分批投入氯铂酸催化剂 . 烯烃滴加完毕 后 , 在 110 ~ 120 下 继续反 应, 用 红外 检测 直至 PHM S 中无 S i H 键存在. 然后减压蒸馏去除低沸物 得最终产物 . 1 . 3 性能测试 运动黏度采用品氏黏度计按 HG /T2363 92 标 准测定 ; 黏度指数按 GB /T1995 1988 测定; 摩擦磨 损性能采用 MMW 1型万能摩擦磨损试验机按 SH /T 0189 1992 标准测试; 测试条件 : 室温 , 负荷 ( 147 2) N, 速度 ( 1 200 钢球型号 GB308 . 60) r/m in , 时间 ( 60 1) m in,
w (H ) /% 0 118 0 214 0 326 0 426 0 529 注 : 固定运动 黏度
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n: m 0 10 0 18 0 32 0 47 0 62 = 49 1 mm 2 / s .
当含氢质量分数为 0 431 % 时 , PHM S 的运动黏 度与聚合度的关系如表 2 所示 .
表 2 运动黏度与聚合度的关系
M 之间的关系见式 ( 1) lg ( 3)
[ 9] 25
= 1 39 lg M - 3 279
( 1)
根据式 ( 1) 计 算出 PHM S 的 M 后, 可 根据式 ( 2 )、 推导出一系列 PHM S 的链节比 ( n m ) 和聚合 74 w ( H ) w ( H ) - 162 /M
2
25 与其数均相对分子质量
第 3期
赵
请等 : 十二烷基改性硅油的合成及其润 滑性能
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的黏度指数线性下降. 这是由 于长链烷基 不像 CH 3那样被牢牢地控制在 S i O
C 12H 25
的增加而逐渐减小, 当链节比增加到 0 32 后, 磨痕直 径达到最小且基本保持不变 . 摩擦系数 ( ) 在考察的 范围内虽然没有明显的变化, 但随着链节比的增加 , 的波动幅度越来越小 , 说明稳定性越来越好. 链节比 在 0 32 以上, 润滑效果达到稳定状态.
ZHAO Q ing, L IW an bo , YAO Cheng
( Co llege of Sc ience , N an jing U niversity of T echnology , N anjing 210009, Ch ina)
Abstract : T o in vest ig ate th e effect of degree o f po lym eriza tio n and cha in unit ratio on the v iscosity tem perature prop ert ies and lubricant properties o f products , a series of dodecy lpo ly silo xanesw ere prepared from 1 dodecene and poly ( m eth y lhydrosiloxane) ( PHM S) by chang in g v iscosity and hydrogen m ass fract io n o f PHM S . T he results show ed th at chain un it ratio of long cha in a lky lpo ly silo xane hasm ore in flu ence on propert ies of products than degree o f po ly m erization of long cha in alky lp olysiloxane . W hen chain un it rat io of product w as 0 32 and th e degree of po lym eriza t io n of product w as greater than or equal to 52 , the dodecy lp olysilox ane had good propert ie s w hich v iscosity index w as 410 and scar diam eter w as 0 35 mm. K ey w ord s : dodecy lpo ly silo xane ; viscosity tem perature properties ; lubricant propert ies; chain unit ratio 长链烷基改性硅油赋予硅油两类新的特性 : 一 是增强硅油的亲油性 , 二是增强硅油的润滑性 , 可在 润滑油、 脱模剂中得到应用 . 在润滑产品领域 , 长 链烷基改性硅油可改善一般硅油的极压润滑性 , 在 矿物油中添加少量长链烷基硅油
[ 6]
, 即可得到高质
量、 高价值的特种油品 , 提高耐高、 低温性能. 长链烷 基改性硅油对金属材料有很好的吸附性和优良的润 [ 3] 滑性, Quaa l等 制备的长链烷基改性硅油水乳液 在金属加工过程中不但有较好的润滑性能 , 而且还 有很好的冷却作用. 除此之外, 长链烷基改性硅油还
研究了侧链结构不同的
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南
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工
业
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学
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报
(自 然 科 学 版 )
[ 8]
第 30 卷
改变 PHMS 的运动黏度、 含氢量合成了系列十二烷基改 性硅油 (C H 3) 3 Si O (CH3 C12H 25 Si O )n ((C H 3) 2 Si O)m Si(CH 3) 3, 对分子结构中的链节比 ( n m ) 和聚合度 ( m + n ) 对 黏温性能和润滑性能的影响进行了考察. 为长链烷 基改性硅油在润滑剂方面的应用提供了一定的选择 依据.
第 30 卷第 3 期 2008年 5 月
南 京 工 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) JOURNAL O F NAN JI NG UN I V ERS I TY OF TECHNOLOGY ( N atural Science Ed ition)
Vo. l 30 N o . 3 M ay 2008
关键词 : 十二烷基改性硅油 ; 黏温 性能 ; 润滑性能 ; 链节比 中图分类号 : O 627 41 文献标识码 : A 文章编号 : 1671- 7627( 2008) 03- 0081- 04
Synthesis and lubricant properties of dodecylpo lysiloxane
长链烷基硅油的润滑性. 但长链烷基改性硅油作为 润滑油使用时 , 链节比和聚合度对其性能的影响目 前还没有文献系统报道 . 本文以含氢硅油 ( PHM S)和 1 十二烯为原料, 通过
*收稿日期 : 2007 09 14 作者简介 : 赵 姚 请 ( 1981 ) , 女 , 河北衡水人 , 硕士生 , 主要研究方向为精细有机合成与现代分析 ; 成 ( 联系人 ) , 教授 , E m ai: l yaoch eng @ n ju t . edu . cn .
十二烷基改性硅油的合成及其润滑性能
赵 请, 李万博, 姚 成
(南京工业大学 理学院, 江苏 南京 210009)
摘 要 : 为了考察分子结构中的聚合度和链节比对十二烷基改性 硅油的黏 温性能和润 滑性能的 影响 , 以含氢硅油
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( PHM S) 和 1 十二烯为原料 , 通过改 变 PHM S 的运 动黏度 ( 度的影响显著 , 当链节比 ( n m ) 为 0 32、 聚合度 ( m + n ) 能 , 其黏度指数为 410 , 磨痕直径为 0 35 mm.
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)、 含 氢量 ( w (H ) ), 合 成了 系列 十二烷 基改 性硅油
( CH 3 ) 3 SiO ( CH 3 C12 H 25 SiO ) n ( ( CH 3 ) 2 S i O ) m Si( CH 3 ) 3 . 结果表明 , 长链烷基 硅油 中链 节比对 其性 能的影 响比 聚合 52 时 , 十 二烷基改 性硅油具有 良好的黏温 性能和 润滑性
T ab le 3 E ffect of cha in un it ratio on viscos ity ind ex of p roducts
n m 0 10 0 18 0 32 0 47 0 62
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2 . 2 分子结构对产物黏温性能的影响 2 . 2 . 1 链节比对产物黏温性能的影响 黏度指数是评价润滑油黏温性能的一项重要指 标. 固定原料的聚合度为 52 , 链节 比对黏度指数的 影响见表 3 . 由表 3 可见, 随着链节比的增加, 产物
2 结果与讨论
2 . 1 运动黏度、 含氢质量分数与分子结构的关系换算 PHM S 的运动黏度