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选择了三种无灰无磷的有机多硫极压添加剂来进行研究,它们的分子结构如下:四球机系统地研究了它们作为单剂以及复配后在矿物基础油(MO)中的摩擦学性能,并与常用的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的性能进行了对比;同时还考察了它们作为单剂在可生物降解基础油——双酯(DE)中的摩擦学性能;揭示了多硫化物的分子结构和摩擦学特性之间的相关性规律。使用XPS和SEM来分析摩擦副磨斑的元素化学状态和磨斑表面的微观形貌。同时借助中科院高能物理所的同步加速器的XANES表面分析技术来得到表面本体的信息,揭示了抗磨减摩作用机理,并提出了硫自由基的反应机理。通过以上研究,获得了一些既具有重要的理论意义又具有一定的应用价值的结果,为以后研究开发更多的性能优异的ZDDP替代物以及研究开发适用于环境友好基础油的多功能润滑油添加剂提供了参考和依据。主要成果和结论如下:1将T561与MoNAP复配后,复配剂(TMoNAP)抗磨减摩性能明显优于ZDDP.,能够大幅提高基础油摩擦学性能和极压性能。根据钢球表面XANES的分析结果,热膜主要由铁的硫酸盐组成,而摩擦膜主要由铁的硫化物,二硫化物,亚硫酸盐,硫酸盐以及二硫化钼,三氧化钼组成。钼元素在摩擦膜中以不同的化合价形式存在,三氧化钼和二硫化钼的存在能够解释复配剂优良的摩擦学性能。2矿物油(MO)中,无论是DPTS还是DIPPT,钢球表面的热氧化膜表面都是由铁的硫酸盐和亚硫酸盐组成。其中浓度较低的DPTS/MO中,摩擦膜中发现有次硫酸盐化合物,以及以FeSx (1<x<2)形式存在的低价硫。对于DIPPT而言,情况则与DPTS相反。在低浓度的DIPPT/MO中,摩擦膜主要是由铁的亚硫酸盐以及FeSx (1<x<2)形式存在。而在高浓度的DIPPT/MO中,样品表面主要由铁的硫化物组成。3在双酯(DE)中,DPTS的钢球样品表面热膜由铁的硫酸盐组成,而在DIPPT的钢球样品表面热膜由铁的硫酸盐,亚硫酸盐和硫化物组成,通过与矿物油(MO)进行对比,可以发现,在极性溶剂中,三硫化物比起二硫化物或硫化物更容易与氧气发生反应。在低浓度的DPTS/DE中,摩擦膜中发现有次硫酸盐化合物,以及以FeSx (1<x<2)形式存在的低价硫。而在高浓度的DPTS/DE中,样品表面则全是由铁的硫化物组成。对于DIPPT而言,情况则与DPTS相反,与DPTS相比较,DIPPT与氧反应的活性不高,因此无论是在矿物油中还是双酯中,摩擦膜中存在大量的硫化物,而几乎没有硫酸盐的存在,其原因可能主要在于硫化物,二硫化物,三硫化物在极性溶剂和非极性溶剂的中的响应性不同。4多硫化物在两种基础油(MO和DE)中的摩擦学性能遵循相似性原则,即极性越大,反应活性越高的添加剂分子在具有极性的双酯中的摩擦学性能更好。研究表明,多硫化物在双酯中的摩擦学性能都比在矿物油中的优异。