Page 123 - 《精细化工》2020年第9期

第 9 期 刘宣池，等: 油溶性纳米二氧化钛的制备及其自修复性能 ·1837·

纳米 TiO 2 添加量低于 0.10%时，摩擦系数下降趋势 0.16%钛元素。但由于纳米 TiO 2 添加量过低，导致

明显。与未添加纳米 TiO 2 的基础油相比，纳米 TiO 2 EDS 曲线没有发生变化。
添加量为 0.1%时，摩擦系数达到最低值，从 0.049
下降至 0.025，摩擦系数降低了 49%。然而，较高
的纳米 TiO 2 添加量对基础油的摩擦系数降低具有
相反的作用，导致摩擦系数逐渐升高。值得注意的
是，即使纳米 TiO 2 添加量高于最优添加量，润滑
油的抗磨性能也比基础油优异。结果表明，低添加
量纳米 TiO 2 可以显著提高基础油的抗磨能力。

图 9 润滑油基础油（a）和纳米润滑油（b）磨斑表面的
EDS 分析
Fig. 9 EDS analysis of wear spot surface of lubricating oil
base oil (a) and nano-lubricating oil (b)

油溶性纳米 TiO 2 可以均匀地沉积在摩擦副表
面，通过酯基作用吸附在摩擦副表面，形成的边界
润滑膜通过球形纳米 TiO 2 的滚动作用增强抗磨性 [26] 。

图 7 纳米 TiO 2 添加量对基础油抗磨性能的影响 随着摩擦的进行，球形纳米 TiO 2 被压实，且高温下
Fig. 7 Effect of TiO 2 concentration on the anti-wear 将摩擦副表面氧化形成化学氧化膜，有效地降低了
properties of base oil 摩擦磨损。压扁的纳米 TiO 2 还可以在压应力的作用
下填充到缺陷及损伤部位，降低了接触位置的表面
图 8 为添加纳米 TiO 2 前后润滑油基础油磨损表
粗糙度，通过自修复作用提高了润滑体系的抗磨性
面形貌。与基础油（a）相比，TiO 2 纳米润滑油基础
能 [27] 。
油（b）的润滑作用更为明显，磨损表面更光滑，尺
寸更小，平均磨斑直径从 1028 μm 降低至 979 μm。 3 结论
与未添加纳米 TiO 2 的润滑油基础油润滑磨斑（a2）
相比，TiO 2 纳米润滑油基础油润滑磨斑（b2）明显 （1）以 TBT 为引发剂，引发 DVL 开环反应得
变得更为光滑。 到 4-PVL，并在酸性条件下水解得到油溶性纳米
TiO 2 。SEM 结果表明，产物纳米 TiO 2 是 20~30 nm
粒径均一的球形结构；通过 FTIR、TG、XRD 等分
析证明纳米 TiO 2 表面存在长链聚酯结构。

（2）与商品级纳米 TiO 2 相比，产物纳米 TiO 2
在基础油中可以保持 60 d 没有发生明显的沉淀现
象，在基础油中展现出良好的油溶性和分散稳定性。
（3）纳米 TiO 2 通过“滚珠效应”、填充修复效
应，不仅修补了表面磨损，还有效降低了表面粗糙
度，提高了基础油的抗磨减磨能力，并赋予了润滑
油自修复性能。

图 8 润滑油基础油（a）和纳米润滑油（b）磨斑形貌 （4）关于原料比例、水解条件等因素对纳米
Fig. 8 Wear spot morphology of lubricating base oil (a) TiO 2 颗粒大小及晶体结构的影响仍需要深入的研究
and nano-lubricating oil (b) 和探讨。

对磨损表面进行 EDS 测试分析，结果见图 9。 参考文献：
在润滑油基础油润滑的磨损表面上，无法检测到钛 [1] AHMED A, MOHAMED K, XIAN J, et al. Enhancing the
元素；在 TiO 2 纳米润滑油润滑的磨损表面上测出含 thermophysical properties and tribological behaviour of engine oils