二烷基二硫代氨基甲酸钼作为润滑油添加剂的性能研究

摘要：制备了不含磷有机钼化合物———二烷基二硫代氨 基 甲 酸 钼 （Ｎ１）， 并 确 定 了 其 分 子 结 构 和 元 素 含 量。 考 察 了 Ｎ１的热稳定性能及作为润滑油添加剂对４００ＳＮ 基础油抗氧化性能 的 影 响； 对 比 了 Ｎ１ 与 国 外 ２ 种 二 烷 基 二 硫 代 氨 基甲酸钼（Ｎ２、Ｎ３）产品在基础油中的摩擦学性能差异，并结合扫描电子显微镜及 能 量 色 散 Ｘ 射 线 分 析 表 征 推 测 了 Ｎ１的润滑作用机理。结果表明，Ｎ１具有优良的热稳定性能，添加质量分数为１．０％时，能显著提高４００ＳＮ 基础油 的 抗氧化性能；相同实验条件下，与 Ｎ２、Ｎ３相比 ，Ｎ１表现出更好的摩擦学性能。由于润滑过程中，Ｎ１发生摩擦 化学反应，在摩擦表面形成了含 Ｍｏ、Ｓ元素的化学反应膜，从而减小了摩擦和磨损。 关 键 词 ： 二 烷 基 二 硫 代 氨 基 甲 酸 钼 ；润 滑 油 ；抗 氧 化 性 能 ；摩 擦 学 性 能 ；润 滑 作 用 机 理 中 图 分 类 号 ：ＴＨ１１７ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８７１９．２０１６．０１．０１７
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｄｉａｌｋｙ Ｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｍａｔｅ ａｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅ ｉｎ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ
ＸＩＡ Ｄｉ １，２，ＣＨＥＮ Ｇｕｏｘｕ１，ＣＨＥＮＧ Ｐｅｎｇ３，ＹＡＮＧ Ｘｉｎ１，ＲＥＮ Ｇａｉｍｅｉ ４，ＣＨＥＮ Ｈａｎｌｉｎ１
采用济南舜茂试 验 仪 器 有 限 公 司 ＭＭＷ－１ 型 立 式万能 摩 擦 磨 损 试 验 机 考 察 Ｎ１、Ｎ２ 和 Ｎ３ 添 加 量 与油样减摩抗磨性能的 关 系。 实 验 温 度 ７５℃、 时 间 ６０ｍｉｎ、转速１２００ｒ／ｍｉｎ； 钢 球 为 中 国 石 化 石 油 化 工 科 学 研 究 院 提 供 的 ＧＣｒ１５ 标 准 钢 球， 直 径 １２．７０００ｍｍ，试验前用石油醚清洗，热风吹 干。 计 算机记录平均摩擦系数，光学显微镜读出３个下试 球平均磨斑直径。
笔者 合 成 了 二 烷 基 二 硫 代 氨 基 甲 酸 钼 （记 为 Ｎ１），并表征其分子结构和元素含量，考察了 Ｎ１对 ４００ＳＮ 基础油抗氧化 性 能 的 影 响， 同 时 对 比 其 与 国 外 ２ 种 二 烷 基 二 硫 代 氨 基 甲 酸 钼 （分 别 记 为 Ｎ２、 Ｎ３）产品在摩擦 学 性 能 方 面 的 差 异， 以 期 得 到 抗 氧 化性能和摩擦学性能较好、添加量较少的多效润滑 油添加剂。
目标产物 Ｎ１。 １．２ 分 子 结 构 及 元 素 含 量 测 定
采用 ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ公司 Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ４００ 型 傅 里 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 分 析 合 成 产 物 Ｎ１ 的 分 子 结 构 （ＦＴ－ＩＲ）。采 用 姜 堰 市 高 科 分 析 仪 器 有 限 公 司 ＺＤＳ－２０００型 紫 外 荧 光 硫 测 定 仪 测 定 Ｎ１ 的 硫 含 量。 采用 ＳＰＥＣＴＲＯ 公 司 ＧＥＮＥＳＩＳ 型 全 谱 等 离 子 体 原 子发射光谱仪测定 Ｎ１的 Ｍｏ含量。 １．３ 热 稳 定 性 能 测 定
３．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ＆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｏｇｉｓｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１３１１，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｈｕａｊｉｎｇ Ｐｏｗｄｅｒｙ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０３２３，Ｃｈｉｎａ）
用玻璃棒搅拌含有一定量三氧化钼的氢氧化钠 水 溶 液 ， 待 完 全 溶 解 后 加 入 适 量 硫 酸 ， 并 于 室 温 （约 ２５℃）下搅拌１ｈ。加入 一 定 量 的 二 异 辛 胺 及 双 十 三 胺（二者 摩 尔 比 为 １）， 并 滴 加 过 量 的 二 硫 化 碳， 温 度控制在１０℃。滴 加 完 毕 后 搅 拌 ２ｈ， 温 度 控 制 在 室 温 （约２５℃ ）。８０℃ 回 流６ｈ 后 静 置５ｈ， 分 离 出 油 相，并用石油醚萃取，再水洗３次。蒸馏上层油相 （１１５～１２０℃），２ｈ 后 得 到 棕 绿 色 黏 稠 液 体， 即 为
夏 迪１，２，陈 国 需１，程 鹏３，杨 鑫１，任 改 梅４，陈 汉 林１
（１．后勤工程学院 油料应用与管理工程系，重庆 ４０１３１１；２．７６１６７部队，广东 韶关 ５１２０００； ３．后勤工程学院 化学与材料工程系，重庆 ４０１３１１；４．湖南省华京材料粉体有限公司，湖南 长沙 ４１０３２３）
采用济南试验 机 厂 ＭＱ－８００ 型 四 球 摩 擦 磨 损 试 验机 测 定 油 样 的 最 大 无 卡 咬 负 荷 （ＰＢ）、 烧 结 负 荷 （ＰＤ）。室 温 （２５℃）， 时 间 １０ｓ， 转 速 １４５０ｒ／ｍｉｎ； 采用与测试减摩抗磨性能时相同的钢球。 １．６ 钢 球 表 面 分 析
石 油 学 报 （石 油 加 工 ） ２０１６年 ２月 ＡＣＴＡ ＰＥＴＲＯＬＥＩ ＳＩＮＩＣＡ （ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＳＥＣＴＩＯＮ） 第 ３２卷 第 １期
文 章 编 号 ：１００１－８７１９（２０１６）０１－０１２５－０７
二烷基二硫代氨基甲酸钼作为润滑油添加剂的 性能研究
１ 实 验 部 分
１．１ Ｎ１ 的 制 备 １．１．１ 原 料
三氧化钼，分析纯，天津市科密欧化学试剂有 限公司产品；氢氧化钠，分析纯，广东汕头市西陇 化工厂产品；硫酸，分析纯，常州恒光化学试剂有 限公司产品；二异辛胺，工业级，上海康拓火攻有 限公司产品；双十三胺，工业级，德国巴斯夫公司 产品；二硫化碳，分析纯，济宁华凯树脂有限公司 产品；石 油 醚 （沸 点 ９０～１２０℃）， 分 析 纯， 重 庆 川 东化工有限公司产品。 １．１．２ 制 备 过 程
收 稿 日 期 ：２０１４－０９－２３ 基 金 项 目 ：全 军 后 勤 计 划 项 目 （油 ２００７０２０９）和 重 庆 市 博 士 后 基 金 项 目 （Ｒｃ２０１３５５，Ｘｍ２０１３１８）资 助 第 一 作 者 ：夏 迪 ， 男 ， 硕 士 ， 从 事 润 滑 油 脂 添 加 剂 研 究 ；Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｄ１３７０８３５２９７０＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 通 讯 联 系 人 ：陈 国 需 ， 男 ， 教 授 ， 从 事 油 品 添 加 剂 和 摩 擦 化 学 研 究 ；Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎ＿ｇｕｏｘｕ＠２１ｃｎ．ｃｏｍ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｏｉｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＆ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｏｇｉｓｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１３１１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎｏ．７６１６７ Ａｒｍｙ ｏｆ ＰＬＡ ，Ｓｈａｏｇｕａｎ５１２０００，Ｃｈｉｎａ；
采用 ＴＡ 公司 ＳＤＴ－Ｑ６００型热重分析仪测定 Ｎ１ 的热 稳 定 性 能。 样 品 质 量 ６ ｍｇ；Ｎ２ 气 氛， 流 速 ５０ｍＬ／ ５００℃ 。 １．４ 抗 氧 化 性 能 实 验
采用 湖 南 津 市 市 石 油 化 工 仪 器 有 限 公 司 ＪＳＨ０１０２型润滑油氧化 安 定 性 测 试 仪， 以 弹 筒 内 压 强达到最高后 下 降 １７５ｋＰａ所 需 时 间， 即 氧 化 诱 导 期作为评价 油 样 抗 氧 化 性 能 指 标， 以 考 察 Ｎ１ 添 加 量 与 油 样 抗 氧 化 性 能 的 关 系。 初 始 充 氧 压 力 ６２０ｋＰａ；温度 １４０℃； 转速 １００ｒ／ｍｉｎ； 催化剂为铜 丝 （长 ３ ｍ， 直 径 １．２ ｍｍ）； 油 样 未 加 水 ； 弹 筒 内 加 入５ｍＬ 超纯水；氧弹与水平呈３０°角。 １．５ 摩 擦 磨 损 实 验
将 Ｎ１、 Ｎ２ （ｗ （Ｍｏ）＝ ４．５５％， ｗ （Ｓ）＝ ４．４４％ ）、Ｎ３（ｗ（Ｍｏ）＝４．８７％ ，ｗ（Ｓ）＝６．６２％ ）分 别按０．５％、１．０％、１．５％、２．０％、２．５％ （质 量 分 数，下同）加至 ４００ＳＮ 基 础 油 中， 置 于 ６０℃ 水 浴 中 机 械 搅 拌 １５ ｍｉｎ， 配 制 成 油 样 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｏｎ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｍｐｏｕｎｄ（Ｎ１），ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｄｉａｌｋｙ ｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｍａｔｅ，ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｉｔｓ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｎ１ｕｓｅｄ ａｓ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｏｎ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ４００ＳＮ ｂａｓｅ ｏｉｌ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｎ１ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ （Ｎ２， Ｎ３） ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗａｓ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｂｙ ＳＥＭ ａｎｄ ＥＤＸ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ Ｎ１ｐｏｓｓｅｓｓｅｄ ｇｏｏｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ４００ＳＮ ｂａｓｅ ｏｉｌ ｗｉｔｈ １．０％ ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｎ１ ｗａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ．Ｎ１ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｈａｎ Ｎ２，Ｎ３ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈａｔ Ｎ１ｔｏｏｋ ｐａｒｔ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｆｏｒｍ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｆｉｌｍ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｌｏｗｅｒ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｄｉａｌｋｙ ｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｍａｔｅ；ｌｕｂｒｉｃａｎｔ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ