分子动力学模拟研究矿物基础油润滑性能

采用分子动力学(MD)模拟方法,以十四烷基环己烷为模型化合物,主要从烃分子与Fe(110)表面的吸附能以及烃分子之间的作用能2个方面,研究了矿物基础油分子在Fe(110)表面的润滑作用,并比较了烃分子结构及温度对润滑作用的影响。结果表明,烃分子与Fe(110)表面的吸附能远大于烃分子之间的作用能,因而能形成稳定的润滑油膜,这2种作用能主要来源于范德华作用。稳定润滑状态下,烃分子水平分布的吸附能比竖直分布的大,更容易水平分布在Fe(110)表面。不同结构烃分子之间的作用能不同,其由大到小顺序为:芳香烃,环烷烃,直链烷烃,异构烷烃;不同结构烃分子与Fe(110)表面的吸附能也不相同,其由大到小顺序为:芳香烃,直链烷烃,环烷烃,异构烷烃;这2种作用能均随温度的升高而降低,使润滑油膜的稳定性下降。

摩擦改进剂减摩作用的分子模拟

采用分子动力学(MD)和基于密度泛函理论(DFT)的量子化学方法,以油酸、油酸酰胺和二十四烷基环己烷为模型化合物,研究了3种分子与Fe(110)表面的物理/化学吸附作用和分子内聚能,分析了温度对吸附膜稳定性的影响。结果表明,油酸和油酸酰胺与Fe(110)表面通过范德华作用发生物理吸附,分子内通过范德华作用、静电作用和氢键作用结合,物理吸附能远大于分子内聚能,使它们能形成稳定的吸附膜。油酸和油酸酰胺的吸附能和内聚能均比环烷烃分子的高,因此在不同温度下能够形成更稳定的吸附膜。同时,酸和酰胺分子中的OC=O通过向Fe(110)表面提供电子发生化学吸附作用,而烃分子不会发生化学吸附,使油酸和油酸酰胺形成的吸附膜更加稳定。温度升高,分子的动能增加,不利于吸附过程的发生,会使吸附膜的稳定性下降,减摩作用减弱;同一温度下,环烷烃的动能比油酸和油酸酰胺的大,这也是油酸和油酸酰胺形成的吸附膜更加稳定的一个原因。

含硫化合物极压作用的分子模拟

采用量子化学方法,以二烷基二硫化物为模型化合物,分析了二乙基二硫化物与Fe(110)表面的化学反应历程。结果表明:当工况较温和时,二乙基二硫化物更容易先与Fe表面发生不可逆的化学吸附,以吸附/反应历程为主;当工况较苛刻时,C—S键、S—S键较易断裂,活性硫很容易与Fe表面反应,以分解/反应历程为主。FeS膜内部主要是化学键合作用,其键合能很大,能够在高温下存在于Fe表面;同时FeS膜内原子间的键合能比Fe原子间的低,表面的剪切运动主要克服键合能相对较弱的Fe和S原子间作用,而非键合能很强的Fe和Fe原子间作用,一定的剪切作用使表面可以做相对运动,从而避免了Fe金属表面的卡咬,发挥抗烧结作用。

HSD黏度指数改进剂评价和性能改进

分析了国内外两种星形氢化苯乙烯-二烯聚合物(HSD)黏度指数改进剂微观结构和使用性能差异,研究了国产HSD黏度指数改进剂的抗氧和清净性能改进方案,并进行了清净性能发动机台架评定。结果表明,两种HSD黏度指数改进剂产品单臂结构基本相同,臂数有所差异;同国外同类产品相比,国产HSD黏度指数改进剂的稠化能力和剪切稳定性能略差,但低温流动性能相对较好;屏蔽酚抗氧剂可以改善国产HSD黏度指数改进剂的抗氧性能;磺酸盐清净剂可以改善国产HSD黏度指数改进剂的清净性能;发动机台架实验结果显示,配方改进后采用国产HSD黏度指数改进剂配制的发动机油具有良好清净性能,满足欧洲汽车工业协会(ACEA)规格C系列产品要求。

分子模拟方法在极压抗磨剂研究中的应用

简要概述了分子模拟方法在润滑油基础油和添加剂研究中的应用,主要为化合物的作用机理及分子结构对性能的影响。对分子模拟在极压抗磨剂作用过程中的研究进展进行了总结,分析了分子与金属表面作用前的分解机理,极压抗磨剂与金属表面反应过程中的化学作用位点及诱导因素,探讨了生成反应膜发挥抗磨作用的结构内因,极压抗磨剂的结构与性能关系以及通过结构参数和吸附能预测抗磨性能的要点。

纳米结构蛋白质分子印迹聚合物的研究进展

在生物技术和生命科学等领域常依赖抗体的特异识别作用来实现目标蛋白质的分离、分析和检测。以蛋白质为模板的分子印迹聚合物有望取代这些昂贵的抗体,但交联聚合物网络中大分子的传质限制是蛋白质分子印迹研究中面临的一个重要问题。纳米结构的蛋白质印迹材料具有较高的表面积与体积比及较浅的印迹位点,很大程度上可克服这一问题。本文详细介绍各种纳米蛋白质印迹聚合物的制备方法,分析各自的优势和不足,并简要介绍其应用。

磷酸酯类极压抗磨剂构效关系的分子模拟研究

为从分子水平上研究磷酸酯类极压抗磨剂分子结构参数与其极压抗磨性能的关系,以磷酸三乙酯为模型化合物,采用分子模拟方法研究了磷酸三乙酯分子与Fe(110)表面的作用机理,发现磷酸酯分子主要通过P=O基团中O原子提供的电子与Fe表面发生吸附作用。采用分子模拟方法计算了不同磷酸酯类极压抗磨剂分子的结构参数,采用遗传函数算法初步建立了磷酸酯类极压抗磨剂的分子结构参数与极压性能、抗磨性能的定量关系方程。对该关系方程进行内检验和外检验,结果表明:所建方程具有较好的预测能力;由该方程可知,影响磷酸酯类极压抗磨剂分子极压、抗磨性能的主要结构参数包括P=O或P=S基团中O或S原子所带的电荷量、C—O键或C—S键的键能以及添加剂的S含量。

二烷基二硫代磷酸镧的合成及在润滑脂中的性能研究

以正辛醇与五硫化二磷及硝酸镧为主要原料,制备了二烷基二硫代磷酸镧(LaDDP),采用红外光谱、核磁共振波谱等进行结构表征,并将其添加到以500N为基础油、硬脂酸锂为稠化剂制备的基础脂中。对添加LaDDP的基础脂滴点、锥入度、钢网分油、极压抗磨性、氧化安定性等性能进行测试,同时考察了二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)添加到基础脂时的同类性能。结果表明,LaDDP能够有效地提高润滑脂的氧化安定性,且在极压抗磨性和胶体安定性方面优于ZDDP。通过分子模拟计算模型化合物LaDDP分子中活性位点键能,并推测LaDDP在摩擦过程中发挥极压抗磨作用的机理。