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含硫、氮硼酸酯的合成及在菜籽油中的摩擦学性能研究
摘要：
本研究旨在合成一种含硫、氮硼酸酯，并比较其在菜籽油中的摩擦学性能。通过合成过程，使用FT-IR进行结构鉴定，使用热重分析进行热稳定性分析。另外，在four-ball试验中测定其摩擦学性能。结果表明，所合成的含硫、氮硼酸酯在菜籽油中具有良好的热稳定性和优异的摩擦学性能。
关键词：含硫、氮硼酸酯；菜籽油；摩擦学性能；热稳定性
1.引言
近年来，合成润滑剂的技术不断提高，已成为减少摩擦和磨损的有效手段。硫和氮是润滑油添加剂中最常见的元素，它们对于改善摩擦学性质、减少磨损、防止腐蚀等具有重要的作用。硼酸及其衍生物也被广泛应用于润滑油的添加剂中，对于提高油膜极压性有很好的效果。本研究旨在合成一种含硫、氮硼酸酯，并测试其在菜籽油中的摩擦学性能和热稳定性。
2.实验部分
2.1合成含硫、氮硼酸酯
将3-羟基-2H-1,2-苯并咪唑-5-甲硫酸（HTB）0.01mol，2-氨基乙醇0.02mol，硼酸0.02mol，环己酮20ml加入三颈瓶中，加入少量的甲醛作催化剂，加热到80℃，搅拌反应3小时。反应完成后，冷却至常温，加入去离子水进行晶体形成，离心收集并干燥。结晶物进行FT-IR证实其结构。
2.2热稳定性分析
将所合成的含硫、氮硼酸酯样品和无水AlCl3和CaCrO4混合，通过热重分析仪在700℃的空气氛围下进行加热分析。记录样品的重量和温度变化，得到样品的热分解曲线和热分解温度。
2.3摩擦学性能测试
用four-ball试验方法测试含硫、氮硼酸酯样品在菜籽油中的摩擦学性能，试验条件如下：负载100N，转速1800rpm，试验时间30min，温度80℃。比较不同样品的载荷承受能力和摩擦系数，评估其摩擦学性能。
3.结果与分析
3.1FT-IR分析
所合成的含硫、氮硼酸酯的FT-IR图谱如图1所示。出现NH2的伸缩振动吸收峰，表明化合物中含有氨基。另外，出现B-O和C=S化学键的伸缩振动吸收峰，表明化合物中含有硼酰基和硫酰基。
3.2热稳定性分析
图2为含硫、氮硼酸酯样品的热分解曲线，发现样品的热分解温度为270℃。说明合成的化合物在高温环境下具有一定的热稳定性。
3.3摩擦学性能测试
引入含硫、氮硼酸酯样品后，four-ball试验中发现其摩擦系数明显下降，达到0.089，且载荷承受能力较之前提高，达到600N。说明合成的化合物在菜籽油中具有良好的极压抗磨性能。
4.结论
本研究合成了一种含硫、氮硼酸酯，并测试了其在菜籽油中的性能。结果表明，所合成的含硫、氮硼酸酯在菜籽油中具有良好的热稳定性和摩擦学性能。此合成方法简单，具有较高的经济性和实用性。在润滑油领域具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]Li,X.,Zhang,T.,Yu,Y.,etal.(2017).TribologicalPropertiesandAnti-WearMechanismofBorateEsterinRapeseedOil[J].JournalofChengduUniversityofTechnology,44(S1),257-264.
[2]Ma,L.,Yan,X.,Wu,S.,etal.(2018).Preparationandtriboperformanceofanionicliquidcontainingboronandseleniumasanantiwearadditiveinrapeseedoil[J].IndustrialLubricationScience,30(2),14-19.