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摩擦磨损会使机械设备的可靠性、耐久性和能量利用率大大降低,加入含有极压/抗磨类添加剂的润滑油可以减缓这种现象。由于环境的原因,氯系、磷系和金属系等传统润滑油抗磨/极压剂的使用正在减少。在给定同样的性能和成本下,许多未来的润滑油添加剂更倾向于环保高效无灰抗磨剂。随着润滑油需求量的增加,新的可能市场包括生物降解型润滑油、高级交通工具润滑油和太空技术润滑油。而且,传统市场譬如发动机油、船舶、航空、齿轮与金属加工液,以及其他工业润滑油等领域的技术在不断更新,目前市售润滑油添加剂很难满足要求。因此,研发优质高档的润滑油添加剂具有重要意义。本文合成了12种新型含氮、硫杂环酯类衍生物润滑油添加剂。通过核磁共振氢谱(~1H NMR)和飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)表征了分子结构;通过定性分析,研究了添加剂在植物油(VO)中的油溶性、抗腐蚀性;用热重分析仪,研究了分子的热稳定性;通过测定其最大无卡咬负荷、烧结负荷、磨斑直径和摩擦系数等数据,分析并讨论了摩擦学性能。主要研究内容如下:(1)设计合成了3种不同结构的苯并三氮唑荒氨酸基乙酸丙酯衍生物润滑油添加剂(1a~1c)。结果表明:1a~1c的铜片腐蚀级别都为1a;且表现出优异的油溶性和热稳定性,热分解温度均在200℃以上;添加1.0%(质量分数,下同)1c油样的最大无卡咬负荷(P_B)值是植物油VO的1.7倍;烧结负荷(P_D)值是VO的1.3倍;磨斑直径比VO降低了50.7%;摩擦系数比VO减小了59.1%。(2)设计合成了3种不同结构的2-巯基苯并噻唑荒氨酸基乙酸丙酯衍生物润滑油添加剂(2a~2c)。结果表明:2a~2c的铜片腐蚀级别都为1a;且表现出优异的油溶性和热稳定性,热分解温度均在205℃以上;添加1.0%2c油样的最大无卡咬负荷(P_B)值是VO的1.8倍;烧结负荷P_D值是VO的1.6倍;磨斑直径比VO降低了45.9%;摩擦系数比VO减小了50.8%。(3)设计合成了3种不同结构2-巯基嘧啶荒氨酸基乙酸丙酯衍生物润滑油添加剂(3a~3c)。结果表明:3a~3c的铜片腐蚀级别都为1a;且表现出优异的油溶性油溶性和热稳定性,热分解温度均在190℃以上;添加1.0%3c油样的最大无卡咬负荷P_B值比VO提高了83.3%;烧结负荷P_D值比VO提高了25.0%;磨斑直径比VO降低了45.1%;摩擦系数比VO减小了41.8%。(4)设计合成了3种不同结构的2-巯基苯并恶唑荒氨酸基乙酸丙酯衍生物润滑油添加剂(4a~4c)。结果表明:4a~4c的铜片腐蚀级别都为1a;且表现出优异的油溶性油溶性和热稳定性,热分解温度均在200℃以上;添加1.0%4c油样的最大无卡咬负荷P_B值比VO提高了83.3%;烧结负荷P_D值比VO提高了25.0%;磨斑直径比VO降低了43.1%;摩擦系数比VO减小了36.1%。(5)合成的4个系列12种化合物均具有良好的热稳定性、抗腐蚀性和较好的油溶性;4个系列添加剂都表现出了优异的极压性能,其中,分子结构中含有2-巯基苯并噻唑的2c的P_B远高于植物油和ZDDP,为最佳极压剂;分子结构中含有苯并三氮唑的1c的抗磨和减摩效果均高于植物油和ZDDP,为最佳抗磨剂减摩剂。