聚乙烯醇缩醛基固体润滑材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

现代轨道交通运输领域中，轮轨摩擦与润滑关系到机车牵引能量消耗、行车安全、轮轨材料消耗及维修成本等，因此受到各国铁路部门重视。随着列车运行速度的进一步提高，轮轨润滑问题变得越来越突出。合理有效的轮轨润滑可减少轮轨磨损，对节能和提高机车牵引效率也有重要意义，同时可提高列车运行的安全性。

固体润滑是将固体物质涂或镀于摩擦界面，以降低摩擦，减少磨损的措施。利用固体润滑剂进行润滑的方法称为固体润滑。利用固体润滑剂对摩擦界面进行润滑的技术统称为固体润滑技术。当前，可作为固体润滑剂的物质有石墨和二硫化钼等层状固态物质、塑料和树脂等高分子材料、软金属及其各种化合物等。固体润滑技术最早应用于军事工业，后来应用于一些高科技领域解决了一些液体润滑剂难以解决的困难，现在逐渐推广到常规生产领域中，取得了良好的效果。因而，固体润滑技术越来越受到人们的重视；加之当前全球性能源紧迫，因此将固体润滑逐渐代替液体润滑的呼声日见高涨。目前，虽然从理论上研究固体润滑机理日益增多，应用固体润滑技术解决日常遇到的润滑问题所取得的成效也日益显著。但各种物质的润滑机理还有待深入研究，许多制备工艺还有待完善[1~6]，润滑技术的效果和经济效益还有待提高。

随着科学技术的不断发展,合成树脂及塑料的性能不断得到改善,聚合物基复合材料的性能不断提高,越来越多传统上应用金属材料的领域正逐步被聚合物基复合材料所取代。由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,特别是各种填料的加入使其耐磨性显著提高,正在被广泛的应用到减摩领域。聚乙烯醇缩丁醛（ＰＶＢ）是高分子聚乙烯醇和丁醛缩合反应形成的一种聚合物，无毒无害，具有良好的透明度和化学稳定性，很好的耐光、耐水、耐热和耐寒性，优良的溶解性、混溶性、成膜性、高抗冲击强度和耐冲击性，对玻璃、金属（尤其是铝）等材料有极强的粘合力。因此，ＰＶＢ广泛应用于夹层安全玻璃、陶瓷薄膜花纸、工程塑料、涂料、粘合剂、铝箔纸、电器材料、织物处理剂等领域。而随着ＰＶＢ的优良特性不断被发掘，以聚乙烯醇缩丁醛为基材,添加其他类润滑剂,如二硫化铝、石墨等,制备高分子基复合润滑材料的研究变得很有意义。

2. 研究的基本内容与方案

1、基本内容

① 研究固体润滑体系及固体润滑机理；

② 设计沉淀法合成聚乙烯醇缩丁醛工艺路线并优化，探讨工艺条件；

③ 对聚乙烯醇产物进行结构表征和性能测试；

④ 制备出性能优良的聚乙烯醇缩丁醛基固体润滑材料，并优化配方；

⑤ 制备出聚乙烯醇缩甲乙醛基固体润滑材料与聚乙烯醇缩丁醛基固体润滑材料进行比较；

⑥ 研究聚乙烯醇缩丁醛基固体润滑材料、聚乙烯醇缩甲乙醛基固体润滑材料的性能及结构表征。

2、目标

① 制备出性能优良的聚乙烯醇缩丁醛基固体润滑材料

② 制备出性能优良的聚乙烯醇缩甲乙醛基固体润滑材料

3、拟采用的技术方案及措施

3.1聚乙烯醇缩丁醛的合成

（1）实验仪器：三口烧瓶（250ml）、加热装置、搅拌棒、球形冷凝管、温度计、研钵、恒压滴液漏斗、锥形瓶、容量瓶、滴定管

（2）实验原料

2)配方设计

在聚乙烯醇缩丁醛的合成反应中，影响产物产率及质量的因素很多。主要有正丁醛加入量、催化剂加入量、升温速度、溶剂配比等。本实验采用沉淀法，综合考虑PVA与正丁醛配比、催化剂盐酸加入量、反应中溶液升温速度及乙醇和水的配比等因素的影响，选择配方为：水：乙醇=10：1；丁醛：PVA=65：100；催化剂：PVA=1：10；起始温度为4—15℃进行试验。

2.3.2 3.2聚乙烯醇缩丁醛基固体润滑材料的制备

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）含量对润滑棒性能的影响

聚乙烯醇缩甲乙醛含量对润滑棒性能的影响

工艺流程：

3.3聚乙烯醇缩醛基固体润滑材料性能检测

对制得的聚乙烯醇缩丁醛基固体润滑棒和聚乙烯醇缩甲乙醛基固体润滑棒的各项性能进行测试，主要包括：硬度、比重、抗弯、抗压测试、表面能测试、电导率测试、磨损量测试，分析测试数据，找出不同配比下各性能的趋势。

3.4聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂性能模型建立及优化

利用数学软件建立聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的相关性能模型，再以适当的方法选择合适的权重，建立最优化模型，通过对最优化模型的分析，制备最优化样品，并测试其摩擦性能、抗弯、抗压性能，验证最优化样品性能是否最优。

3. 研究计划与安排

l 2016.3.1-2016.3.15 查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的原料，工艺方案确定，撰写开题报告；

l 2016.3.15-2016.3.27 筛选不同的聚乙烯醇缩醛粘接剂，测定其粘接性能的性能。

l 2016.3.27-2016.5.8 初步摸索工艺条件，研究聚乙烯醇缩醛基固体润滑材料的配方和制备工艺，并对配方进行优化；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 石森森.固体润滑材料[m].北京:化学工业出版社,2000.252

[2] 张天胜.固体润滑剂的作用机理和应用[j]. 知识经济. 2009(05)

[3] 谢凤,朱江.固体润滑剂概述[j]. 合成润滑材料. 2007(01)