低轨道原子氧对2种侧链结构多烷基环戊烷真空摩擦学性能的影响  

Effects of Low Earth Orbit Atomic Oxygen on Vacuum Tribological Properties of Multiply-alkylated Cyclopentanes Bearing with Different Length of Branches

作　　者：高平[1] 孙晓军[1] 彭立[2] 冯大鹏[1] 刘维民[1] 

机构地区：[1]中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000 [2]中国石油兰州润滑油研究开发中心,甘肃兰州730060

出　　处：《摩擦学学报》2012年第5期428-434,共7页Tribology

基　　金：国家自然科学基金项目(51175492)资助~~

摘　　要：设计合成了2种侧链长度的多烷基环戊烷(MACs)润滑剂,利用多功能空间摩擦学试验系统考察了模拟低轨道原子氧辐照环境对其真空摩擦学性能的影响,同时采用黏度仪、凝胶色谱仪、精密分析天平、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等表征了原子氧辐照前后2种MACs润滑剂的黏度、分子量、质量损失、化学结构和磨痕形貌.结果表明:所合成的2种侧链长度的MACs润滑剂在真空下对GCr15/GCr15球-盘摩擦副均具有良好润滑性能.原子氧辐照后,2种MACs润滑剂在真空中对上述摩擦副的摩擦系数均明显增大,摩擦副表面的磨损程度加剧.此外,原子氧辐照还导致润滑剂的黏度和数均分子量增大.红外分析结果显示:原子氧辐照过程中O原子插入了MACs的碳链之间破坏了MACs的化学健,同时与C原子结合生成了CO、C—O—C等新键,并导致润滑剂的酸值增大.原子氧辐照后,MACs中烃类的碳链长度仍大于4,因此仍然具有一定的润滑性能.质量损失结果比较发现具有较长支链的MACs润滑剂耐原子氧侵蚀性能较强,表明设计调控适当的支链长度是改善MACs耐原子氧性能的一条可能途径.Effects of simulated low earth orbit（LEO） atomic oxygen on tribological properties of two kinds of multiply-alkylated cyclopentanes（MACs） lubricants bearing with different lengths of branch chain are investigated by using a multi-function space tribo-system.The viscosity,mass loss,number-average molecule weights,chemical structure,and worn surface are characterized by viscometer,precision analysis balance,gel permeation chromatography,fourier transform infrared spectroscopy（FTIR） and scanning electron microscopy.The results show that the stability of mass loss of MACs after atomic oxygen can be efficiently improved by increasing the length of the branch chains.The two kinds of MACs have excellent lubricating properties for GCr15/GCr15 ball-on-disc friction pairs in high vacuum.The friction coefficient and the wear of the tested friction pairs increase after the MACs lubricants are irradiated by atomic oxygen.The FTIR results show that high energy atomic oxygen has inserted into the chemical bonds of MACs,an d the new bonds including C =O and C—O—C are formed.This change results in the increment of the acid degree of MACs.

关 键 词：空间润滑 低轨道 原子氧 多烷基环戊烷 摩擦学性能 

分 类 号：TB666[一般工业技术—制冷工程]