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摘 要

针对目前水-乙二醇抗燃液压液存在抗磨减摩性能差，无自修复功能的问题，本文提出了将纳米镍粉加入水-乙二醇抗燃液压液中以改善其摩擦学性能的思路。首先，通过研究水和乙二醇的配比、聚醚和磷酸三丁酯对水-乙二醇抗燃液压液的影响，得到水-乙二醇抗燃液压液（每100g）的配制方案为：40g乙二醇，40g蒸馏水，8g聚醚，5g三乙醇胺，3.9g聚乙二醇600，2g正辛酸，1g磷酸三丁酯，0.1g甲基硅油，所得的水-乙二醇抗燃液压液的平均摩擦系数为0.0659。然后，采用液相还原法来制备纳米镍粉，测定了纳米镍粉在水和乙二醇中的pH-Zeta电位，并确定反应液体介质，分别研究了不同制备工艺参数对纳米镍粉的影响，经过多次实验，最终确定的液相还原法制备纳米镍粉实验方案为：[]=0.08mol/L，pH= 10，反应温度为70℃，反应时间为20min，分散剂为司班85（0.5g），与的摩尔比为15。此外，研究了纳米镍粉加入量对水-乙二醇抗燃液压液摩擦学性能的影响。研究发现，纳米镍粉作为水-乙二醇抗燃液压液的添加剂，能有效的改善其摩擦学性能，当纳米镍粉的添加量为0.25wt.%时，水-乙二醇抗燃液压液的抗磨减摩性能最佳，平均摩擦系数为0.0458。比不含纳米粉体的水-乙二醇抗燃液压液的摩擦系数降低了33%。

关键词：纳米镍粉 液相还原法 水-乙二醇抗燃液压液 摩擦学性能

Preparation and Friction properties of water-glycol fire resistant hydraulic fluids containing nano-nickel powders

ABSTRACT

Aiming at the problem that water-glycol fire resistant hydraulic fluid is poor in anti-wear and anti-friction performance and has no self-healing function，so this paper proposes to add Nano-nickel powders in water-glycol fire resistant hydraulic fluid to improve its anti-wear and anti-friction performance。First, by exploring the ratio of water and glycol and the effect that polyether and tributyl phosphate have on the water-glycol fire resistant hydraulic fluid that we obtain water-glycol fire resistant hydraulic fluid (per 100g) preparation program：ethylene glycol 40g，distilled water 40g，polyethers 8g，triethanolamine 5g ，polyethylene glycol600 3.9 g ，n-octanoic 2g，tributyl phosphate 1g，methyl silicone oil 0.1g 。Average coefficient of friction of this kind of water-glycol fire resistant hydraulic fluid is 0.0659。Then， Nano-nickel powders was prepared by liquid phase reduction method。Based on the pH-Zeta potential of nano-nickel powder to determine the reaction liquid medium，we studied the effects of different process parameters to nano-nickel powder。After several experiments，we ultimately determine the liquid reduction preparation of nano-nickel powder test solutions : []= 0.08mol / L, pH= 10, the reaction temperature is 70 ℃, reaction time is 20 min, Span 85 ( 0.5g)，n（）：n（）=15。In addition，the amount of nano-nickel powder was studied in the tribological properties of water-glycol fire resistant hydraulic fluid。The study found that nano-nickel powder as a water- glycol fire resistant hydraulic fluid additives can effectively improve the tribological properties。When added in 0.25wt% of nano-nickel powders，water-glycol fire resistant hydraulic wear liquid had the best anti-wear and anti-friction performance，which average friction coefficient is 0.0458，reduced by 33% than without nano-nickel powders。

KEYWORDS: Nano-nickel powders；Liquid phase reduction method；Water-glycol fire resistant hydraulic；Tribological property

目 录

摘要 I

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2水-乙二醇抗燃液压液研究 1

1.2.1 水-乙二醇抗燃液压液的成分 1

1.2.2 水-乙二醇的特性 1

1.3纳米润滑添加剂研究现状 2

1.4纳米润滑添加剂润滑自修复机理及抗摩减磨机制 3

1.5纳米镍粉的制备 4

1.5.1物理法 4

1.5.2化学还原法 5

1.6纳米镍粉的分散 5

1.6.1纳米镍在液相中的分散过程 6

1.6.2纳米镍粉的分散稳定机理 6

1.6.3纳米镍粉的分散方式 6

1.7 小结 7

第二章 研究目的、内容及方法 8

2.1研究目的 8

2.2研究内容 8

2.3 实验流程设计 8

2.4 实验药品及设备 9

2.4.1实验药品 9

2.4.2实验仪器.................................................................................................9

2.5 研究方法 9

2.5.1水-乙二醇抗燃液压液的配制及摩擦学性能 9

2.5.1.1水-乙二醇抗燃液压液的配制 9

2.5.1.2 水-乙二醇抗燃液压液的摩擦学性能测试 10

2.5.2纳米镍粉的制备及表征 10

2.5.2.1纳米镍粉的制备 10

2.5.2.2纳米镍粉的表征 10

2.5.3 含纳米镍粉水-乙二醇抗燃液压液的配制 10

第三章 水-乙二醇抗燃液压液的制备及摩擦学性能 11

3.1水-乙二醇抗燃液压液的配制 11

3.2水-乙二醇抗燃液压液的摩擦学性能 11

第四章 纳米镍粉的制备及表征 13

4.1纳米镍粉的制备 13

4.1.1 pH-Zeta电位图的测定 13

4.1.2制备工艺参数对纳米镍粉制备的影响 14

4.1.3最佳制备方案 16

4.2 纳米镍粉的XRD分析 16

第五章 含纳米镍粉的水-乙二醇抗燃液压液摩擦学性能 18

第六章 结论 20

参考文献 21

致 谢 23

绪论

1.1研究背景及意义

水-乙二醇抗燃液压液是一种液体介质，主要用于各种制造业工作条件复杂的设备。HFC抗燃液压液被大量使用的原因有：①遇水不分解。②安全可靠，符合消防法规要求。③废液可焚化，处理方便。④可使用与矿物液压油相同的材料。⑤价格便宜。⑥润滑性得到改善，可用于高压领域，获得良好的的抗燃性、抗寒性和不变性^[1]。然而，HFC抗燃液压液的抗磨减摩机能差，这对机件的使用寿命有很大的影响^[2]。为了解决上述问题，将纳米镍粉作为纳米润滑自修复材料添加到自制的HFC抗燃液压液中，在机器装配不崩溃的情况下，实现金属基摩擦副破坏部位的自修复，通过生成减摩性能良好的保护层，减少金属表面的接触，提高摩擦表面硬度，粗糙度降低，从而较好地提高HFC抗燃液压液的摩擦学机能^[3]。论文讨论对自修复HFC的研究和推广应用具有重大意义。

1.2水-乙二醇抗燃液压液研究

水-乙二醇抗燃液压液（HFC）是由乙二醇溶于水而形成的一种透明溶液，还加入部分增粘、抗磨、消泡等添加剂^[4]。它抗燃性好，在低温条件下流动性好，在复杂条件也很稳定，是一种广泛使用的抗燃介质，在许多需要防火的液压系统中得到了应用^[5]。

1.2.1 水-乙二醇抗燃液压液的成分

HFC抗燃液压液的组成成分：(1)水；(2)乙二醇，丙二醇或它们的聚合物；(3)功能多样的添加剂等。HFC中的水能够抗燃，水的含量直接影响液体的粘度，含水量越少，HFC抗燃液压液的粘度越大^[6]。HFC抗燃液压液中的水溶性稠化剂能够改变HFC抗燃液压液的粘度。而油性剂主要调节HFC抗燃液压液的润滑性；防锈剂起着防锈和防腐蚀的作用；消泡剂抑制液体的泡沫产生；pH调节剂是使液体保持一定的pH值；防霉剂是防止HFC产生霉菌^[7]。

1.2.2 水-乙二醇的特性

（1）难燃性：难燃介质的难燃性，一是指不易着火燃烧，二是指即使着火也不扩散。HFC抗燃液压液的组成中有水，乙二醇，另有各种不同功效的添加剂等。其中水的存在起着难燃的作用。

（2）抗腐蚀性：通过检测腐蚀介质对金属腐蚀的情况来衡量抗腐蚀性，对于HFC抗燃液压液来说，水就是腐蚀介质，如果不进行控制的话，会设备造成腐蚀。因此，腐蚀检测是对HFC抗燃液压液的重要控制。

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