“活性控制”策略构筑基于三核钼硫簇的高效长寿命润滑体系及能源经济性的应用研究

One of the most widely used lubricating materials, molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) has been unable to meet the needs of harsher operating conditions require better antiwear and friction reducing as well as long-lived properties. It is of great significance to design and develop a new generation of high performance and long-lived lubricating materials. The three nuclear molybdenum-sulfur cluster system has multiple structures and can be modified according to the needs. Previous studies also found that its derivatives have good lubrication effect. This project intends to set up lubricating systems by self-assemble trinuclear molybdenum-sulfur clusters as the main structure and thiadiazole derivatives as auxiliary ligands. Their structures will be characterized and optimized by theoretical calculation. Antiwear and friction reducing properties of complexes are also studied and relationships between the structures and properties are investigated as priority. In the end, scheme of optimization is obtained to test energy-saving property by driving experiments on the road. We will compare the date will MoDTC to confirm that trinuclear molybdenum-sulfur clusters will be efficient lubricating systems. The success of this program will provide new ideas and data support to developing a new generation of efficient and love-lived lubricating systems.

目前广泛使用的二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDCT）已经不能同时满足越来越苛刻的使用工况对抗磨减摩性能以及长寿命的要求。设计和开发新一代高效长寿命润滑材料具有非常重大的应用意义。三核钼硫簇体系结构具有多样性从而可以根据需要进行修饰和调节，前期研究也发现其衍生物具有很好的润滑效果。本项目拟通过自组装三核钼硫簇为主体结构和噻二唑型衍生物为代表的辅助配体构筑新型润滑体系并对其进行表征和理论计算得到结构信息，进一步考察体系的润滑性能并研究其结构与性能之间的关系并总结其中的规律，最终筛选出具优化的方案进行行车实验得到能源经济性数据，与同等条件下MoDCT的数据进行对比证实三核钼硫簇作为高效润滑体系的可行性。本项目的顺利实施，将为新一代高效长寿命润滑材料的研究开发提供新的思路和数据支持。

本项目通过对目前市售二烷基二硫代氨基甲酸钼（Molybdenum dialkyl dithiocarbamate，MoDTC）进行改进，通过引入有机配体、昆虫油脂等对润滑材料的抗磨减摩进行调整，分别制备了一系列硫化润滑材料。其中，以昆虫油脂（BSF）为原料进行精制、脱色、硫化。其中，单因素试验和设计响应面优化得精制的最佳提取工艺为：加热温度为65℃、NaOH水溶液浓度为6%、搅拌时间为30分钟。在该工艺条件下，昆虫油脂精制得率为92.5%。采用气相色谱-质谱（GC-MS），测定BSF中脂肪酸组成以及不饱和组分的含量。通过调节基于噻二唑配体的种类和加入量以及昆虫油脂的加入量可制备不同钼硫含量的润滑材料，使其具有不同的化学活动以及在摩擦副表面的吸附能力。采用硫含量、钼含量、粘度、闪点、倾点、最大无卡咬负荷(PB)、烧结负荷(PD)、摩擦系数以及摩擦表面形态等指标考察其综合性能并进行优化和筛选。结果显示，优化后产品的加入使摩擦表面光滑并且持久有效地降低摩擦系数，且在不同配方体系的适应性能较好。同时，从扫描电镜图也显示磨斑表面就较为平整，犁沟也很浅，磨损明显减轻。使用EDAX能谱对四球长时间磨损后摩斑表面进行表面元素分析，获得膜层表面元素对比表。膜层中检测到C、N、O、Fe、S、Si、Mo、Cr、Fe等元素的存在。通过对比发现加入了后摩斑表面的钼和硫元素的含量明显增多。综上所述，基于昆虫油脂的有机钼硫簇体系具有良好的润滑性能，为新一代润滑材料的开发提供理论参考和新的思路。