何忠義，賈廣躍，2，張萌萌，2，晏金燦，熊麗萍，紀紅兵

（1 華東交通大學材料科學與工程學院，江西南昌330013； 2 中山大學惠州研究院，廣東惠州516081； 3 惠州學院化學與材料工程學院，廣東惠州516007； 4 中山大學化學學院，精細化工研究院，廣東省低碳化學與過程節(jié)能重點實驗室，廣東廣州510275； 5 廣東石油化工學院化學工程學院，廣東茂名525000）

引 言

近年來，納米材料特別是層狀納米材料由于其特殊的性質(zhì)如尺寸小、比表面積大、層間分子間作用力小等特點被廣泛應用于潤滑油添加劑[1?3]。這類材料不僅可以降低摩擦系數(shù)，還可以提高承載能力，大幅改善接觸面的抗磨減摩性能[4?5]。與傳統(tǒng)的有機潤滑添加劑如二烷基二硫代磷酸鋅鹽等相比，它們不僅化學穩(wěn)定性更好，還減少了毒性與環(huán)境污染，在環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展方面更有優(yōu)勢[6]。

納米六方氮化硼具有類石墨烯層狀結(jié)構(gòu)，層間的范德華力作用比層中硼和氮的共價鍵作用力弱得多，導致層間易剪切滑移[7?8]，是一種良好的納米潤滑材料，相比石墨烯等二維層狀材料具有更高的化學穩(wěn)定與抗氧化性能。作為良好的耐熱材料，在900℃高溫下，仍然保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且摩擦系數(shù)幾乎不變[9]。六方氮化硼的負荷性能也優(yōu)于其他層狀材料，不含硫、磷和鹵素，且生產(chǎn)成本較為低廉，可作為綠色潤滑添加劑[10]。但由于常見的六方氮化硼粒徑較大，表面官能團很少，表面能較高，對有機溶劑的親和力較差，粒子間范德華力的作用使它們?nèi)菀自诨A(chǔ)油中團聚，不能夠穩(wěn)定地分散，且不能與金屬摩擦副表面產(chǎn)生良好的吸附作用，導致潤滑效果不佳[11]。

離子液體是陰陽離子組成的室溫熔融鹽，近年來研究者們對離子液體作為潤滑添加劑進行了廣泛研究，研究表明離子液體由于其很強的極性對金屬基材具有很強的表面吸附性能[12]，且在很多時候還具有優(yōu)異的摩擦學性能[13]。在高載荷下離子液體還可以發(fā)生分解并發(fā)生摩擦化學反應[14?15]，從而提高了抗磨減摩效果。特別是由于離子液體與水性體系有很好的相容性，很容易在水性潤滑體系中使用。而水性潤滑體系由于有良好的散熱性能、低毒性和耐火性等特點越來越受到關(guān)注，其中聚乙二醇400(PEG400)常被用作水性潤滑體系的基礎(chǔ)液[16?18]。

本文合成了油酸咪唑離子液體(OL?IL)并將其負載于超聲剝離的納米六方氮化硼(h?BN)上，制備了六方氮化硼負載油酸咪唑離子液體(OL?IL/h?BN)潤滑添加劑，利用SEM、TEM、FTIR、TG 及XRD 等表征手段對添加劑進行了表征，利用Zeta 電位測試等手段表征了其在PEG400 中的分散穩(wěn)定性。利用四球摩擦磨損試驗機測試了其在PEG400 中的摩擦學性能，并利用SEM 和XPS 對其磨斑表面形貌和成分進行了分析。

1 實驗材料和方法

1.1 材料

六方氮化硼(純度≥99%)，南京先豐納米材料科技有限公司；溴代正丁烷、N?甲基吡咯烷酮(NMP)、N?甲基咪唑，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；油酸鈉，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 分析測試儀器

STA409PC 型熱重分析儀(TG)，德國Netzsch 公司；MS?10A 型四球摩擦磨損試驗機，廈門天機自動化有限公司；DHG?9123A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；JT?1027HT 超聲波清洗機，深圳市潔拓電子科技公司；Nicolet6700?Contiuum 型傅里葉變換紅外光譜，美國Thermo Scientific 公司；SU?1510 型掃描電子顯微鏡(SEM)，日本日立高新技術(shù)公司；FEI Tecnai G2F30 透射電子顯微鏡(TEM)，美國FEI 公司；D?Max 2200VPC 型X 射 線 衍 射 儀(XRD)，日 本Rigaku 公 司；PHI Quantera II 型X 射 線 光 電 子 能 譜 儀(XPS)，日 本Ulvac?Phi 公司；Zetasizer Nano ZS90 型動態(tài)光散射儀，英國馬爾文儀器有限公司。

1.3 納米六方氮化硼負載油酸咪唑離子液體材料制備

油酸咪唑離子液體的合成過程如圖1 所示[19]。取N-甲基咪唑(12.36 g，150 mmol)加入圓底燒瓶中，加入溴代正丁烷(24.50 g，178 mmol)，80℃水浴加熱攪拌24 h。反應結(jié)束后，用乙酸乙酯洗滌3 次，70℃真空干燥8 h，制得黃色黏稠狀液體1?丁基?3?甲基咪唑溴鹽中間體23.30 g，產(chǎn)率71.91%。取中間體(2.19 g，10 mmol)加入油酸鈉(3.04 g，10 mmol)在水中室溫攪拌20 h 進行離子交換[20?22]，旋蒸，真空干燥12 h 至恒重，得到黃色黏稠狀液體OL?IL 2.09 g，產(chǎn)率49.80%。

圖1 油酸咪唑離子液體的合成Fig.1 The schematic illustration of the synthesis of OL?IL

圖2 六方氮化硼負載油酸咪唑離子液體的合成Fig.2 The schematic illustration of the synthesis of OL?IL/h?BN

六方氮化硼負載油酸咪唑離子液體的合成過程如圖2所示[23]。向200 ml N?甲基吡咯烷酮中加入六方氮化硼(6.00 g，240 mmol)，超聲(220 V，50 Hz，1500 W)24 h，將上述分散液在8000 r/min 的條件下離心30 min，下層沉淀用無水乙醇洗滌，真空干燥8 h，得到剝離后的六方氮化硼(h?BN)1.70 g，回收率28.33%。在圓底燒瓶中依次加入剝離后的六方氮化硼(1.00 g，40 mmol)、OL?IL(0.50 g，1.1 mmol)和50 ml 甲苯，90℃攪拌回流24 h，冷卻至室溫后抽濾，用二氯甲烷洗滌，60℃真空干燥12 h，得到白色固體OL?IL/h?BN產(chǎn)物0.92 g[24]，產(chǎn)率61.30%。

1.4 分散穩(wěn)定性測試

(1)將0.5%(質(zhì) 量)的h?BN 和OL?IL/h?BN 在PEG400 中超聲分散10 min，得到白色懸浮液，室溫靜置，每天觀察其分散情況。

(2)配制0.5%(質(zhì)量)的h?BN 和OL?IL/h?BN 的PEG400分散液，測試Zeta電位進行比較。

1.5 摩擦學性能測試

將0.5%(質(zhì)量)的OL?IL、h?BN 和OL?IL/h?BN分散到PEG400 中制得分散液，利用四球摩擦磨損試驗機進行摩擦學性能測試，實驗條件：載荷(392±2) N、(196±2) N，30℃，轉(zhuǎn)速1200 r/min，實驗時間30 min。實驗所用鋼球為GCr15 軸承鋼(上海鋼球廠)，硬度為(58±2)HRC，直徑為12.7 mm，摩擦系數(shù)(FC)由計算機直接記錄得出，磨斑直徑(WSD)用顯微鏡測量，取三個鋼球平均值，兩次實驗磨斑直徑誤差不超過5%。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)表征

六方氮化硼、剝離后的六方氮化硼以及OL?IL/h?BN 的SEM 圖如圖3 所示，從圖3(a)可見原始六方氮化硼呈大的塊狀片層結(jié)構(gòu)，顆粒較厚，而從圖3(b)可以看出剝離后的h?BN 顆粒較小，顆粒緊密地堆積在一起，比表面積較大，也說明超聲剝離成功。圖3(c)則顯示出OL?IL/h?BN 同樣表現(xiàn)出片層狀小顆粒，顆粒排列更加有序。這說明油酸咪唑離子液體可能吸附于表面，但并未改變氮化硼結(jié)構(gòu)[25]。

圖4 為OL?IL/h?BN 的TEM 圖，圖中清晰顯示了其片層狀結(jié)構(gòu)，在高分辨下可以明顯觀察到平行線特征，通過測量其晶面層間距為0.33 nm，這與h?BN的層間距非常接近[26?27]。

圖5 為材料的紅外光譜、熱重和XRD 分析。圖5(a)為六方氮化硼、油酸咪唑離子液體和六方氮化硼負載離子液體的紅外光譜圖，從圖中可以看出h?BN 在817 cm?1處出現(xiàn)了明顯的吸收峰，可以歸屬于氮化硼B(yǎng)—N—B 鍵的面外彎曲振動，1375 cm?1處的強吸收峰可以歸屬于B—N 的面內(nèi)伸縮振動[28]。OL?IL 在2929 cm?1和2852 cm?1處的特征峰分別歸屬于甲基和亞甲基伸縮振動，羰基的吸收峰在1631 cm?1處[29]。與h?BN 相比，OL?IL/h?BN 出現(xiàn)了2941 cm?1、2858 cm?1處的特征峰,這可以歸屬于甲基和亞甲基伸縮振動，1660 cm?1處的特征峰可以歸屬于油酸咪唑離子液體上的羰基伸縮振動，未經(jīng)過改性的h?BN 沒有以上吸收峰，這表明在六方氮化硼表面負載了油酸咪唑離子液體。

圖3 六方氮化硼(a)、剝離后的六方氮化硼(b)和OL?IL/h?BN(c)的SEM圖Fig.3 SEM images of h?BN(a),h?BN after exfoliation(b)and OL?IL/h?BN(c)

圖5(b)為h?BN、OL?IL和OL?IL/h?BN的熱重曲線，由圖可見，從室溫到700℃，超聲剝離后的h?BN質(zhì)量損失很小,可能僅僅由于水分的損失。OL?IL在442℃時殘余的質(zhì)量分數(shù)為15.6%，說明了OL?IL高溫下大量分解。相比之下，六方氮化硼負載油酸咪唑離子液體在室溫至700℃質(zhì)量損失較為明顯。在700℃時OL?IL/h?BN 剩余質(zhì)量分數(shù)為90.7%，而h?BN 在700℃時，剩余質(zhì)量分數(shù)為98.76%，這可能是由于在升溫過程中，負載到六方氮化硼表面上的油酸咪唑離子液體高溫分解導致質(zhì)量損失，可以發(fā)現(xiàn)離子液體的負載率為8.01%[30]，這同樣說明油酸咪唑離子液體負載在六方氮化硼表面上，這與TEM和紅外光譜結(jié)果一致。

圖4 OL?IL/h?BN的TEM圖Fig.4 TEM images of OL?IL/h?BN

圖5(c)為h?BN 和OL?IL/h?BN 的XRD 譜圖，由圖可見主要特征峰都在26.52°、41.62°、50.24°和76.06°處，可分別歸屬于h?BN的(002)、(100)、(102)和(110)晶面，圖中衍射峰較強且尖銳，證明了樣品具有良好的結(jié)晶度，沒有發(fā)現(xiàn)具有明顯的雜質(zhì)峰，這表明樣品具有較高的純度。這與h?BN 的六方結(jié)構(gòu)(JCPDS Card No.34?0421)一致。結(jié)果表明，六方氮化硼負載油酸咪唑離子液體，并未影響其晶體結(jié)構(gòu)[31]，這與SEM圖顯示結(jié)果一致。

0.5%(質(zhì)量)h?BN 和0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN 在PEG400 中的分散性能如圖6 所示，從圖中可以看出，與OL?IL/h?BN 相比，h?BN 在第4 d 開始出現(xiàn)明顯聚集，而OL?IL/h?BN 分散充分且穩(wěn)定。9 d 后0.5%(質(zhì)量)h?BN 產(chǎn)生大量沉淀，而0.5%(質(zhì)量) OL?IL/h?BN 依然保持穩(wěn)定分散，說明經(jīng)過離子液體改性后的六方氮化硼具有良好的分散穩(wěn)定性。分散液還進行了Zeta 電位測試，結(jié)果顯示0.5%(質(zhì)量)h?BN 的Zeta 電位為13.9 mV，而0.5%(質(zhì)量) OL?IL/h?BN 的Zeta 電位為71.8 mV，OL?IL/h?BN 電勢絕對值遠遠高于h?BN，分散穩(wěn)定性較好，說明OL?IL/h?BN在PEG400 可以形成穩(wěn)定分散的體系[32]。這可能是由于六方氮化硼負載離子液體后，極性親水的離子液體在表面更容易與PEG400 相溶，使添加劑在PEG400中的分散穩(wěn)定性得到大大提升[33]。

圖5 h?BN、OL?IL、OL?IL/h?BN的紅外譜圖(a)、熱重曲線(b)和h?BN、OL?IL/h?BN的XRD譜圖(c)Fig.5 FTIR spectra(a)and TG curves(b)of h?BN,OL?IL,OL?IL/h?BN;XRD patterns of h?BN,OL?IL/h?BN(c)

圖6 0.5%(質(zhì)量)h?BN(左)和0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN(右)在PEG400中的分散性能Fig.6 The dispersion of 0.5%(mass)h?BN(left)and 0.5%(mass)OL?IL/h?BN(right)in PEG400

2.2 OL-IL/h-BN的摩擦學性能

392 N 與196 N 下PEG400 和0.5%(質(zhì)量)h?BN、0.5%(質(zhì) 量)OL?IL 以 及0.5%(質(zhì) 量) OL?IL/h?BN PEG400 分散液的摩擦系數(shù)和磨斑直徑如圖7 所示，從圖中可以看出PEG400 的摩擦系數(shù)與磨斑直徑較大，當加入0.5%(質(zhì)量)h?BN 時，摩擦系數(shù)和磨斑直徑都有所降低，這可能是由于六方氮化硼作為類石墨烯層狀納米材料，層間由于弱的范德華力作用而易滑移，具有良好的潤滑效果，但由于六方氮化硼較小的尺寸及表面較少的官能團[12]，表面能相對較高，使其在PEG400 中的分散穩(wěn)定性及金屬摩擦副表面吸附性較差，導致摩擦性能提高有限[34]。當加入0.5%(質(zhì)量)OL?IL 時，摩擦學性能同樣有所提升，這可能是由于油酸咪唑離子液體末端極性基團對金屬摩擦副表面產(chǎn)生化學吸附作用，長碳鏈有序排列形成一層化學吸附膜保護了接觸面[26]。而當0.5%(質(zhì)量) OL?IL/h?BN 加入到PEG400 中時，在392 N 或196 N 下，摩擦系數(shù)分別為0.059 和0.064，與h?BN 相比，分別降低了25.32%和22.89%?？梢钥闯瞿Σ料禂?shù)有非常明顯降低，這可能是由于OL?IL/h?BN 添加劑中的離子液體首先能在摩擦副表面形成了良好的化學吸附膜，也能更好地分散在基礎(chǔ)液中，繼而六方氮化硼的層狀結(jié)構(gòu)能更好地在摩擦副之間起作用，從而有效降低了接觸面摩擦磨損。整體來說，在392 N和196 N時摩擦學性能的變化趨勢相當，說明添加劑在相對比較寬的載荷范圍內(nèi)都有很好的適應性，潛在可用于多種應用場景[35?36]。

圖7 不同載荷下，PEG400和0.5%(質(zhì)量)h?BN、0.5%(質(zhì)量)OL?IL、0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN PEG400分散液的摩擦系數(shù)和磨斑直徑Fig.7 Friction coefficient and wear spot diameter of PEG400 and 0.5%(mass)h?BN,0.5%(mass)OL?IL,0.5%(mass)OL?IL/h?BN PEG400 dispersion under different loads

圖8 不同載荷下，PEG400和0.5%(質(zhì)量)h?BN、0.5%(質(zhì)量)OL?IL、0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN PEG400分散液的摩擦系數(shù)動態(tài)曲線Fig.8 Friction coefficient curves of PEG400 and 0.5%(mass)h?BN hybrid,0.5%(mass)OL?IL hybrid,0.5%(mass)OL?IL/h?BN PEG400 dispersion hybrid lubricated under different loads

在392 N 和196 N 下，PEG400 和0.5%(質(zhì)量) h?BN，0.5%(質(zhì) 量) OL?IL，0.5%(質(zhì) 量) OL?IL/h?BN PEG400 分散液的摩擦系數(shù)動態(tài)曲線如圖8 所示。通過對比發(fā)現(xiàn)，392 N下，PEG400摩擦系數(shù)為0.097，且曲線存在較大波動，這說明基礎(chǔ)液不能很好地抗磨減摩。196 N 下，PEG400 摩擦系數(shù)為0.101，曲線較為穩(wěn)定，這可能是由于低載荷情況下摩擦磨損相對沒有高載荷劇烈。在392 N 與196 N 下，當0.5%(質(zhì)量) h?BN 或0.5%(質(zhì) 量) OL?IL 添加到PEG400中，摩擦系數(shù)分別降低至0.079、0.083 和0.084、0.079。0.5%(質(zhì)量) h?BN 的摩擦曲線保持較大波動，表明六方氮化硼在表面的作用不穩(wěn)定，這可能是由于六方氮化硼團聚引起的，0.5%(質(zhì)量) OL?IL的摩擦曲線波動較小，但平均摩擦系數(shù)較大，這可能是由于離子液體可以在表面形成化學吸附膜，但不能持續(xù)減摩。因此單獨的油酸咪唑離子液體和六方氮化硼都有顯示出一定的摩擦學性能，但效果不佳。在392 N和196 N下，當0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN 加入時，摩擦系數(shù)降低至0.059和0.064。摩擦系數(shù)降至最低且摩擦曲線波動較小，結(jié)果表明，離子液體可以有效吸附在摩擦副表面上形成的吸附膜，而層狀六方氮化硼則可以生成摩擦化學反應膜，起到減摩抗磨的作用，從而實現(xiàn)整體較為穩(wěn)定的摩擦過程[37?38]。

2.3 鋼球磨斑表面形貌分析

圖9 是392 N 下加入PEG400 和0.5%(質(zhì)量) h?BN、0.5%(質(zhì)量) OL?IL/h?BNPEG400 分散液后進行摩擦實驗后的鋼球表面SEM 磨斑形貌。從PEG400基礎(chǔ)液[圖9(a)、(b)]的磨斑可以看出，磨斑直徑最大，說明磨損嚴重，另外還存在大量溝槽、較深的劃痕，接觸面產(chǎn)生一定的腐蝕磨損。當0.5%(質(zhì)量)h?BN添加到PEG400中，如圖9(c)、(d)所示，磨損情況并未得到明顯改善，一些區(qū)域出現(xiàn)不均勻外觀，這可能是由于0.5%(質(zhì)量) h?BN 失效造成的，未改性的六方氮化硼潤滑性能不能很好地發(fā)揮，在這種情況下，摩擦副表面不能得到很好的保護。0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN 添加至PEG400 中如圖9(e)、(f)所示，磨痕表面更加光滑、磨痕淺而細且較為規(guī)整，其磨斑直徑最小，且磨斑表面的腐蝕磨損情況得到改善，OL?IL/h?BN 的加入明顯降低了體系的磨損。這可能是由于OL?IL/h?BN 的層狀結(jié)構(gòu)，層間很容易發(fā)生滑動，其具有高硬度、耐腐蝕等特性，在摩擦過程中不易破碎，減少磨粒磨損的形成且在摩擦副表面具有良好的吸附性，形成了良好的潤滑保護膜，對摩擦減少具有較大的作用[39]。在摩擦過程中其可能填充在摩擦表面的溝槽與裂紋和其他缺陷中，對磨痕表面具有一定的保護和修復作用，能夠與接觸面發(fā)生摩擦化學反應形成了摩擦化學反應膜[40]，避免粗糙面的直接接觸，從而降低了摩擦磨損[41?42]。

圖9 加入PEG400(a)～(b)和0.5%(質(zhì)量)h?BN(c)～(d)和0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN(e)～(f)PEG400分散液的鋼球磨痕表面SEM圖Fig.9 SEM images of the wear scar on the balls lubricated with PEG400(a)—(b),0.5%(mass)h?BN(c)—(d),0.5%(mass)OL?IL/h?BN(e)—(f)PEG400 dispersion

圖10 加入0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BNPEG400分散液的鋼球磨痕表面XPS分析Fig.10 XPS spectrum of C 1s(a),O 1s(b),Fe 2p(c),B 1s(d),N 1s(e)on the surface of the wear scar lubricated with 0.5%(mass)OL?IL/h?BN PEG400 dispersion

對加入OL?IL/h?BN PEG400 分散液的鋼球表面的磨斑進行XPS 分析結(jié)果如圖10所示，由圖可見C 1s 的結(jié)合能分別位于284.8、288.5 和285.8 eV，分別歸屬于C sp3 (C—C/C—H)、—COO?，及附著在咪唑環(huán)氮原子上的烷基[23]，說明了摩擦過程中形成的摩擦化學反應膜可能含有有機物，鋼球表面產(chǎn)生的吸附膜經(jīng)過摩擦化學反應形成了摩擦化學反應膜保護摩擦副表面。O 1s 的結(jié)合能分別位于530、531.5 和532 eV，說明磨痕表面有Fe2O3、B2O3的生成，可能是由于在摩擦過程中，硼的氧化反應或部分六方氮化硼邊緣缺陷位B—OH 氧化反應和PEG400 的摩擦化學反應產(chǎn)物。Fe2O3是潤滑膜中重要組成成分，有利于改善抗磨減摩性能。Fe 位于724.6 和710.8 eV 的結(jié)合能為Fe 2p3/2和Fe 2p1/2峰，主要是形成了Fe2O3和B2O3，在706.8 和720.1 eV 處可能是存在少量的Fe(0)[36]。B 1s峰和N 1s峰的歸屬于OL?IL/h?BN 添加劑吸附于摩擦副表面，并發(fā)生了摩擦化學反應，在表面生成B2O3等摩擦反應膜[43]。以上的XPS 分析說明，添加OL?IL/h?BN 的PEG400在摩擦表面生成了B2O3、Fe2O3等邊界潤滑膜，增強了其抗磨減摩性能。

圖11 0.5%(質(zhì)量)h?BN與0.5%(質(zhì)量)OL?IL/h?BN PEG400分散液中添加劑潤滑示意圖Fig.11 Schematic diagram of the lubrication mechanism of water?based lubricant containing 0.5%(mass)h?BN and 0.5%(mass)OL?IL/h?BN PEG400 dispersion

添加劑在水基基礎(chǔ)液中可能的摩擦過程如圖11所示，h?BN具有類石墨烯層狀結(jié)構(gòu)，層間的范德華力作用比層中硼和氮的共價鍵作用力弱得多，導致層間易剪切滑移，從而提高了摩擦學性能，當h?BN添加至PEG400中時,h?BN由于其表面高的表面能使它們?nèi)菀自诨A(chǔ)油中團聚，導致分散穩(wěn)定性不佳，h?BN表面官能團較少,其在金屬摩擦副表面的吸附性較差，潤滑效果不佳。而當加入OL?IL/h?BN時，由于油酸咪唑離子液體易與PEG400互溶，經(jīng)過離子液體負載后,OL?IL/h?BN的分散穩(wěn)定性得到顯著改善，其末端極性基團易與金屬摩擦副表面缺電子空位發(fā)生化學鍵合作用產(chǎn)生化學吸附,提高了h?BN的表面吸附性，形成一層化學吸附膜，且OL?IL/h?BN顆粒易于填充在摩擦副表面凹坑內(nèi)，起到表面修復作用，在摩擦過程中形成的化學反應膜增強了接觸面的抗磨減摩效果，從而降低接觸面的摩擦磨損。

3 結(jié) 論

本文合成了油酸咪唑離子液體(OL?IL)并將其負載于超聲剝離的納米六方氮化硼(h?BN)上，制備了六方氮化硼負載油酸咪唑離子液體(OL?IL/h?BN)潤滑添加劑并用于PEG400中，結(jié)論如下。

(1)從SEM、TEM、FTIR、TG 及XRD 等表征結(jié)果可見離子液體OL?IL 成功負載到h?BN 上，而h?BN的晶型并未發(fā)生改變，負載量為8.01%。

(2)OL?IL/h?BN 在PEG400 中可以保持9 d 不沉降，Zeta電位也顯示有很好的分散穩(wěn)定性，這可能是h?BN 表面的油酸咪唑離子液體易與PEG400 相容，因而分散穩(wěn)定性得到大幅提升。

(3)當加入0.5%(質(zhì)量) h?BN 時，摩擦學性能有所提升但都不是很明顯，這可能是由于六方氮化硼在PEG400 中分散穩(wěn)定性差以及易于團聚。而當0.5%(質(zhì)量) OL?IL/h?BN 加入到PEG400 中時，摩擦系數(shù)有非常明顯的降低，這可能是由于OL?IL/h?BN添加劑中的離子液體首先能在摩擦副表面形成良好的化學吸附膜，也能更好地分散在基礎(chǔ)液中，繼而六方氮化硼的層狀結(jié)構(gòu)能更好地在摩擦副之間起作用，從而有效降低了接觸面摩擦磨損。

(4)磨斑表面的XPS 結(jié)果顯示表面膜中含有化學吸附膜以及Fe2O3和B2O3等化學反應膜，這些膜的形成對減摩抗磨性能起到至關(guān)重要的作用。

符 號 說 明

COF——摩擦系數(shù)

h?BN——六方氮化硼

OL?IL——油酸咪唑離子液體

OL?IL/h?BN——六方氮化硼負載離子液體

t——摩擦實驗持續(xù)時間，s

WSD——磨斑直徑