制备的若干牵引流体 (PPMS-4、roPS-l)所表现出的摩擦系数随膜厚而绘制的另一个图形表示；
[0030] 图8是在398K的温度下常规油（C-1)和根据本公开而制备的若干牵引流体 (PCMS-l、PPMS-3)所表现出的摩擦系数随膜厚而绘制的图形表示；
[0031] 图9是在398K的温度下常规油（C-1)和根据本公开而制备的若干牵引流体 (PCMS-2、PPMS-4)所表现出的摩擦系数随膜厚而绘制的另一个图形表示；
[0032] 图10是在各种温度下聚（苯基甲基二甲基）硅氧烷（PPMS-4)基础油所表现出的 摩擦系数随膜厚而绘制的图形表示；
[0033] 图11是在各种温度下聚（苯基甲基二甲基）硅氧烷基础油所表现出的极限EHD 摩擦系数随苯基甲基D单元含量而绘制的图形表示；
[0034] 图12是在各种温度下聚（环己基甲基二甲基）硅氧烷基础油所表现出的极限EHD 摩擦系数随环己基甲基D单元含量而绘制的图形表示；
[0035] 图13是在各种温度下聚（苯基甲基二甲基）硅氧烷基础油所表现出的极限EHD 摩擦系数随压力-粘度指数而绘制的图形表示；
[0036] 图14是在各种温度下根据本公开的教导而制备的若干聚硅氧烷基础油和常规油 所表现出的极限EHD摩擦系数随压力-粘度指数而绘制的图形表示；以及
[0037] 图15是使用包含聚硅氧烷基础油的牵引流体在两个机械表面相对于彼此移动时 增大这两个表面之间的界面摩擦的方法的示意图。
【具体实施方式】
[0038] 以下说明实质上仅为示例性的，并且决不旨在限制本发明或其应用或用途。应当 理解，在整个说明中，相应的参考编号指示相同或相应的部件或特征。
[0039] 本公开整体涉及能够在两个机械表面相对于彼此移动时增大这两个表面之间的 界面摩擦的牵引流体。更具体地讲，该牵引流体包含具有环形支链结构的聚硅氧烷基础油。
[0040] 摩擦界面中的摩擦可分成由固体微凸体的相互作用而导致的分量和由流体粘度 而导致的流体动力学分量。标准润滑剂和牵引流体均用于形成使运动表面分离并因而最大 程度减少因微凸体导致的摩擦和磨损的膜。标准润滑剂还致力于最大程度减小流体动力学 摩擦以减少因粘滞耗散而造成的能量损失。不同于标准润滑剂，牵引流体用于横跨流体膜 转移力并因此应当具有比通常的润滑剂更高的流体动力学（和弹性流体动力学）摩擦系 数。标准润滑剂不适于牵引传动件，因为低流体动力学摩擦会使传动与从动部件之间产生 滑动。牵引流体对于诸如齿轮油的润滑剂是不可取的，因为更高的流体动力学摩擦降低能 量效率。
[0041] 牵引传动件的极压和剪切条件可使牵引流体受到非常大的剪切应力，这可通过导 致分子分解而降低其有效性。称为"分子切断"的永久性粘度破坏当润滑剂的聚合物在摩 擦界面处因高剪切应力而机械分解成更短/更低质量的片段时发生。因为聚硅氧烷Si-0 键解离焓的强度（460kJ/mol)明显超过烃聚合物中相应C-C键的强度（348KJ/mol)，所以硅 氧烷比烃聚合物具有更大的耐永久性链分解性。事实上，在施加剪切应力时，硅氧烷具有比 有机聚合物大"数量级"的永久性剪切阈值。
[0042] 在本公开全文中结合适于测量成膜、摩擦和流变性的各种测试配置诸如本文所定 义的薄膜球-盘（ballondisk)磨损测试描述了根据本文所含的教导而制备和使用的牵 引流体和与之相关的聚硅氧烷基础油，以便更完全地理解概念。设想了这些牵引流体与其 他类型的滑动或滚动接触（诸如存在于各种机件中的那些接触，这些机件包括但不限于滚 动元件轴承、滑动轴承、齿轮、凸轮及凸轮从动件或牵引传动件）的结合及使用在本公开的 范围内。
[0043] 根据本公开的一个方面，牵引流体包含具有由结构（S-111)描述的结构的聚硅氧 烷基础油。在结构S(III)中，对R和R'独立地选择，以使得R为具有1-3个碳原子的烷基 基团；R'为具有5-20个碳原子的芳基、二芳基、环烷基或二环烷基；m为整数；并且n为整 数或0,而5〈(m+n)〈100且0. 50〈m(m+n)〈1.00。或者，R为甲基基团并且R'为环己基或环 戊基基团。任选地，R或R'也可包含功能配体对氢原子的取代，所述功能配体诸如为卤素 原子（例如，氟）、氨基基团或羧基基团等等。
[0045] 牵引流体还可以包含一种或多种具有15与500之间的聚合度的相容基础油。该 相容基础油被选择为具有5与30重量％之间的苯基甲基D单元含量的聚二甲基硅氧烷或 聚（苯基甲基二甲基）硅氧烷。任选地，牵引流体还可以包含作为以下群组中的一者而选 择的至少一种功能添加剂：极压添加剂、抗磨损添加剂、抗氧化剂和腐蚀抑制剂。
[0046] 本领域的技术人员将理解的是，虽然结构S(I)示为仅含M单元（R3Si01/2)和D单 元（R'RSi02/2)，但这样的结构也可以包含T单元（R"Si03/2)或Q单元（Si04/2)作为导致聚 硅氧烷主链或链交联的支化点，而不超出本公开的范围。可独立地选择与存在于聚硅氧烷 基础油中的任何T单元相关的R"基团，并按照上文为R或R'基团所提供的描述类似地定 义。可根据用于具体应用时牵引流体所需的粘度和润滑特性预先确定存在于聚硅氧烷基础 油中的T单元或Q单元的数量。
[0047] 根据本公开的另一个方面，将一种或多种聚硅氧烷基础油用作能够在两个机械表 面相对于彼此移动时增大这两个表面之间的界面摩擦的低磨损牵引流体。该聚硅氧烷基础 油具有如上文相对于结构S-III所述的环形支链结构，其中对R和R'独立地选择，以使得R为具有1-3个碳原子的烷基基团；R'为具有5-20个碳原子的环烷基或芳基基团；并且m 和n为整数，而5〈(m+n)〈100且0. 50〈m/(m+n)〈l. 00。或者，聚娃氧烷基础油包含作为甲基 基团的R并且R'为芳基或环烷基基团，而7〈(m+n)〈100。或者，R为甲基基团并且R'为二 芳基或二环烷基基团，包括但不限于环己基或环戊基基团。或者，聚硅氧烷基础油对应于 由结构S-II描述的聚（苯基甲基二甲基）硅氧烷或当n= 0时的聚（苯基甲基）硅氧烷 (PPMS)或由结构S-IV在下文进一步描述的聚（环己基甲基二甲基）硅氧烷或当n= 0时 的聚（环己基甲基）硅氧烷（PCMS)。
[0049] 聚娃氧烷基础油作为牵引流体的用途还可以包含一种或多种具有约15与约500 之间的聚合度的相容基础油。该相容基础油被选择为具有5与30重量％之间的苯基甲基 D单元含量的聚二甲基硅氧烷（PDMS)或聚（苯基甲基二甲基）硅氧烷（PPMS)。还可以将 功能添加剂（诸如选自极压添加剂、抗磨损添加剂、抗氧化剂和腐蚀抑制剂）包含在所用的 牵引流体的组合物中。
[0050] 通常将大气压下的粘度（ru)用于表征润滑剂的流变性。聚合物粘度随聚合物长 度、支链含量和支链长度而增加。粘度随聚合物长度以线性方式增加，直到临界质量，高于 该临界质量时聚合物开始缠结而粘度则随聚合物长度以指数方式增加。有效粘度可在摩擦 界面中显著变化，因为其受分子结构、温度、压力和界面剪切的影响。随着分子质量增加，聚 硅氧烷诸如PDMS的动态粘度可变得易受暂时性剪切致稀的影响，这对牵引流体而言是不 可取的。具有环形支链的硅氧烷可最大程度降低牵引传动件中的剪切损失。
[0051] 润滑剂的弹性流体动力学膜厚hm通过流变性诸如大气粘度n。和压力-粘度指 数a连同卷吸速度U建模。方程式1示出了Hamrock-Dowson方程式的简化形式，其中材 料和几何参数包含在常数k中。
[0053] 虽然增大压力-粘度指数改善润滑剂的成膜能力，但其也增大EHD摩擦。高EHD 摩擦在大多数润滑剂中导致效率损失，但重要的是在牵引流体中引起效率提升。已观察到 分子结构与压力-粘度指数之间的相关性。现在参见方程式2,具有高环含量的化合物通常 在若干不同的负荷下具有高弹性流体动力学（EHD)摩擦，如通过在EHD摩擦系数yHyd与百 分比环含量QK之间观察到的相关性而支持。良好的牵引流体通常具有高含量的环形分子 结构。环结构在牵引流体中的成功通过其在美国专利No. 4, 577, 523和6, 623, 399中的用 途而证实，这些专利的整个内容据此以引用方式并入。
[0054] yHyd〇cQK〇ca 方程式（2)
[0055] 在升高的压力下对若干硅氧烷（包括PDMS和PPMS)的粘度的测量证实了增加硅 氧烷的苯环含量导致压力-粘度指数的明显增加。PPMS的室温压力-粘度指数（27GPa， 约为PDMS的压力-粘度指数（14GPa，的两倍。
[0056] 具有高环结构支化含量％的聚合物通常表现出高EHD摩擦，这可归因于聚合物发 生分子互锁的能力。牵引流体的性能也可与因环支链导致的空间位阻而引起的分子刚性相 关。
[0057] 也可以对若干不同烃聚合物的膜厚和摩擦系数作图以确定不同聚合物在多种温 度下的EHD摩擦系数。使用测得的膜厚和参比流体，可以近似得出不同流体的压力-粘度 指数。EHD摩擦相对于压力-粘度指数的曲线图证实了正相关性。此外，可将烷基和苯基支 链硅氧烷的测得的回转半径和持续长度用于确定结构与构象之间的相关性。例如，PPMS的 刚性杆式形状明显不同于具有随机分布的高度柔韧性的PDMS。因此，在硅氧烷分子上使用 高密度的环增加其刚性并导致其呈杆状构象。刚性杆结构的流动特性可增大压力-粘度指 数和EHD摩擦系数。
[0058] 给出以下具体实施例以阐述根据本公开教导的聚硅氧烷牵引流体的设计和使用， 它们不应被视为限制本公开的范围。本领域的技术人员根据本公开应当理解，可以在不脱 离或超出本公开的实质和范围的情况下，在本