文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
磷系润滑添加剂结构-性能关系及润滑机理的理论研究
姓名:龙清平
申请学位级别:硕士
专业:物理化学
指导教师:王学业;谭援强
20050501
2002 级硕士研究生毕业论文
磷系润滑添加剂结构-性能关系及润滑机理的理论研究
摘要
近年来,随着计算机技术和分子轨道理论的发展,量子化学
方法成为从理论上探讨添加剂分子结构-性能关系的重要工具。本
文用量子化学从头计算法和密度泛函理论方法在6-31G ,
LANL2DZ基组水平上计算了常用磷系润滑油添加剂的几何结构
和电子结构。主要研究工作包括以下几个方面:
首先,用HF方法在STO-3G,6-31G,6-31G*,6-31G**,
6-311G*,LANL2MB,LANL2DZ等7种基组水平上对磷酸酯、胺
基磷酸酯进行了全优化计算。结果表明,基组扩大到6-31G时,优
化结果能够满足磷酸酯(磷型)、胺基磷酸酯(磷氮型)的计算精度要
求,此时计算不需要再扩大基组。根据HF/6-31G的计算结果,从
理论上验证了次膦酸酯、膦酸酯、磷酸酯、亚磷酸酯、酸性磷酸
酯、胺基磷酸酯、磷酸酰胺、磷酸酯胺盐等磷系添加剂的润滑性
能优劣次序,大致为:次膦酸酯<磷酸酯<亚磷酸酯<磷酸酯胺盐。
第二,在 HF/6-31G 水平上计算了烷基为 1~18 个碳原子的三
烷基磷酸酯同系物分子,由计算结果讨论了同系物润滑性能的变
化规律。用 HF/LANL2DZ 方法对二丁基亚磷酸酯-铁、二丁基磷
酸酯丁胺盐-铁的吸附体系进行了计算,从作用能上探讨了磷型、
磷氮型添加剂分子的作用机理。结果表明,磷酸酯同系物分子随
碳原子数增加润滑性能更好。二丁基亚磷酸酯(磷型)、二丁基磷
酸酯丁胺盐(磷氮型)极压抗磨剂经历吸附-水解-表面摩擦化学反
应-水解-表面摩擦化学反应等过程起到润滑作用,添加剂分子先
在金属表面吸附,在极压条件下,水解或热分解生成磷酸(或亚磷
酸),并与铁生成有机磷酸盐膜或无机磷酸盐膜(或亚磷酸盐膜)。
第三,用B3LYP/6-31G方法计算了4种亚磷酸二烷芳基酯,利
用分子轨道指数从理论上预报他们的润滑性能,根据原子簇模型
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50005018);湖南省自然科学基金资助项目(02JJY2019);湖南
省中青年科技基金资助项目(01JZY2099).
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2002 级硕士研究生毕业论文
Theoretical Study on Structure-Property Relationship and
Lubricating Mechanism of Phosphorated Additives
Abstract
In recent years, with the development puter technology
and molecular orbital theory, quantum chemical methods have
e important tools to study the relationship between structure
and property of additive molecules. In this paper, we selected some
quantum chemical methods, such as ab initio and density function
theory to calculate geometrical structure and electronic structure of
phosphorated lubricating additives on the 6-31G and LANL2DZ level.
The main contents were as follows.
Firstly, phosphate and amidocyanogen phosphate were optimized
by using seven kinds of basic sets, which were STO-3G,6-31G,
6-31G*,6-31G**,6-311G*,LANL2MB,LANL2DZ of HF method.
The optimized results showed that HF/6-31G can be used to calculate
phosphorus additives and phosphorus-nitrogen additives as well as