摩擦学学报EMMA/SD2纳米杂化材料作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能研究李春风、陈波水、罗新民、侯滨2（1后勤工程学院油料应用与管理工程系，重庆400016；2海军后勤技术装备研究所，北京100072）损作用机制。结果表明：所合成的MMA/SO2平均粒径约为60rm，呈分散良好的球形；MMA/SO2材料能够改善AN 10油的抗磨性能及承载能力，提高AN10油的极压性能并降低摩擦系数；在低载荷条件下，钢球的磨斑表面检测不到Si元素，杂化材料的弹性滚动和有机壳层的熔融铺展成膜共同起到了抗磨减摩作用；而在中、高载荷条件下，聚合物壳层分解后，裸露的高活性纳米3（）2核大量沉积于钢球表面，从而起到改善AN 10油摩擦磨损性能的作用。
基金项目：教育部‘’新世纪优秀人才支持计划“资助项目（NCET-0冬1002）。
cn：陈波水，男，1963年生，教授，博导，目前主要从事润滑材料及摩檫学研究。
近年来，聚合物/无机纳米复合材料已成为材料科学领域的研究热点。利用纳米材料与聚合物基体的相互作用产生新的效应，实现二者之间优势的互补，开发性能优异的新材料已经成为当前研究的重要方向之一。纳米so2是当前材料科学领域的研究热点，其在摩擦学方面的优异性能已逐渐被重视。如段春英等合成出了具有核壳结构的ps/so2复合纳米粒子，可以使液体石蜡的失效载荷从400N提高到1 000N，并具有良好的抗磨性能。但对PMMA /S2纳米杂化材料作为润滑油添加剂的研究还少见报道。此外，对具有核壳结构的聚合物无机纳米复合材料作为润滑油添加剂的摩擦磨损作用机制研究还不多。本文作者制备出具有核壳结构的PMMA /S2纳米杂化材料，并对其作为润滑油添加剂的摩擦磨损作用机制进行探讨。
1为含不同质量分数PMMA/SD2的AN斑直径（WSD /S2纳米杂化材料能够提高AN 10油的承载能力，随着PMMA/SO2添加剂的质量分数增加，值先增大而后减小；而钢球的磨斑直径先减小而后增大，在添加剂的质量分数为1 5%时，WSD值*小，押值达到*大值。这是因为添加剂含量太低不能在摩擦表面形成一定强度的表面膜，而含量太高将会使微粒发生团聚，影响其在基础油中的分散性，不能有效地向摩擦接触区转移，从而使得抗磨性能变差和承载能力降低。
烧结负荷（Pd值）随添加剂质量分数变化的关系曲线。可以看出，在含PMMA/SD2的AN10油润滑下，Pd值随添加剂的质量分数增加而增大，当质量分数为a 0%时其仲值为不含添加剂时的4倍，这表明PMMA/SD2纳米杂化材料具有优异的极压性能。
-下的及其在在载荷aN下的钢钢球磨M变化的关关系曲可见6随着着添加剂p质/量分数Setbookmark1示出了含PMMA/SD2的AN10油润滑下，采用MWW-1P型万能摩擦磨损试验机（GCr15钢球，载荷294N）测得的摩擦系数随添加剂质量分数滑下AU0油润滑下的磨斑性能纳米核在1摩擦系数先减小而后增大；在添加剂的质量分数为15%时摩擦系数达到*小值。另外，此时的值*大，WSD值*小（），表明FMMA/S02纳米杂化材料在AN 10油中的*佳添加量为15%. 000N下的磨斑直径和摩擦系数。可见在3 000N时添加剂的抗磨减摩能力均优于1000N时。同时，当试验载荷远大于押值时，摩擦副之间的油膜已经完全破裂，但磨斑直径和摩擦系数却变化不大，说明添加剂在高载荷下能够在摩擦副之间形成具有良好摩擦磨损性能的极压膜。
3磨损机制分析用AN 10油和含1.5%MMA/SO2的AN10油润滑时的钢球磨斑表面形貌SEM照片。可见，含1. 5%MMA/SD2的AN10油润滑下的磨斑直径比AN10在2种润滑条件下钢球磨斑表面形貌SEM照片（磨损和黏着磨损迹象，而含1 /SO2的AN10油润滑时的黏着磨损较轻。
10油和含15%PMMA/SD2的AN10油润滑时钢球磨斑表面主要元素的EDX谱图。可以看出，在2种润滑条件下，钢球磨斑表面主要元素分布相同，没有检测到Si元素，说明在较低载荷下，杂化材料有机壳层在摩擦副表面沉积铺展而起到减摩抗磨作用，而SD2核材料没有参与钢球磨斑表面的成膜。
000N下，钢球磨斑表面形貌的SEM照片。可以看出：磨斑表面较平整，在1000N下，钢球磨损表面呈现出磨粒磨损和黏着磨损特征；而在3 000N下钢球表面的黏着脱离明显。
000N下钢球磨斑表面主要元素的EDX谱图。可以看出，在高载荷下钢球磨斑表面有明显的Si元素沉积，且在3000N下Si含量更高。由可见，在中、高载荷下其磨斑直径和摩擦系数没有明显增加，说明在较高载荷下杂化材料的有机壳成分在高剪切及高温度下断裂、分解，裸露出的高活性纳米SD2核在摩擦表面成膜，从而改善摩擦副在较高载荷下的摩擦I>MMA/Si02的AN丨0油润泔时+M载荷Y磨斑及面的EI）X能的聚合物润滑膜，同时纳米杂化材料微球的弹性滚磨作用；在更高载荷下，聚合物膜完全失效，裸露的擦副表面的成膜。
/S2纳米杂化材料作为润滑油添加剂的作用机制为：在较低载荷下，纳米杂化材料的有机壳层在摩擦表面熔融铺展，形成有效动共同起到润滑和抗磨作用，但纳米SD2核不参与成膜，可以有效降低摩擦副表面的黏着磨损；在较高载荷下，聚合物润滑膜破裂、微球变形及熔化，无机纳米核参与聚合物的铺展共同成膜，起到润滑和抗超细无机纳米核对摩擦副表面起到了修复作用，如所示的磨斑表面较为平整，同时纳米微粒具有较高的扩散力和自扩散能力，容易在金属表面形成具有**抗磨性能的渗透层或扩散层，使得纳米杂化材料具有极高的极压性能，同时具有良好的抗磨减摩能力。
3结论a利用无皂乳液聚合法一步制备出聚甲基丙烯酸甲酯康面有机化二氧化硅（IMMA/SD2）纳米杂化材料，MMA/SD2的平均粒径约为60nm，呈分散良好的球形。
b. IMMA/SD2纳米杂化材料在AN10油中具有优异的抗磨和减磨性能，并能够提高基础油的承载能力和极压性能，当IMMA/SD2质量分数为15%时其抗磨减磨效果和承载能力*佳。
c在低载荷条件下，钢球的磨斑表面检测不到Si元素，杂化材料的弹性滚动以及有机壳层的熔融铺展成膜共同起到了抗磨减摩作用，但纳米SD2核不参加成膜；而在中、高载荷条件下，聚合物壳层分解后，裸露的高活性纳米SD2核将大量沉积于钢球表面而改善基础油的摩擦磨损性能。