一種潤滑油抗磨劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種抗磨劑技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種潤滑油抗磨劑及其 制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 潤滑油是機械運行和維護不可缺少的組成部分。隨著現(xiàn)代機械設(shè)備的載荷、速度、 溫度等工作參數(shù)的日益提高，潤滑油中原有的減摩劑和抗磨劑已不能完全滿足其減摩抗磨 性能的要求。為了彌補液體潤滑油的缺陷，通常采用加入潤滑油添加劑的方法提高潤滑油 的潤滑性能和抗磨損性能，如添加多種有機或無機混合物、液態(tài)或者固態(tài)的添加劑，它能通 過物理或化學(xué)吸附或者化學(xué)反應(yīng)形成一層液膜，提高液膜的承載能力，降低摩擦系數(shù)。20世 紀(jì)90年代W來，隨著人們對納米材料和技術(shù)的深入研究，發(fā)現(xiàn)納米微粒在潤滑領(lǐng)域表現(xiàn)了 很多優(yōu)異的摩擦性能，W運些納米微粒制成的納米潤滑油添加劑可使?jié)櫥偷臏p磨抗磨性 能得到大幅度提高。
[0004] 因此，開發(fā)一種高性能的潤滑油抗磨劑W增強油膜強度、降低摩擦系數(shù)和實現(xiàn)自 修復(fù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直W來的共同需攻克的課題。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種潤滑油抗磨劑及其制備方法。
[0007] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了W下技術(shù)方案： 一種潤滑油抗磨劑，所述抗磨劑由包括W下重量份原料制備而成： 改性納米銅 100 改性碳納米管 36~60 POSS-MA-PEG 20 ~55 ； 所述改性碳納米管為聚異下締改性的碳納米管；所述POSS-M-PEG的分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R為苯基、異下基、環(huán)戊基和環(huán)己基中的一種，n為70 ~130,Ri為徑基、氨基和簇 基中的一種。
[0008] 在一種實施方式中，所述POSS-MA-PEG中，R為苯基或環(huán)戊基。
[0009] 在一種實施方式中，所述制備原料中，還包含5 ~化重量份的油性溶劑，所述油性 溶劑選自各種潤滑油和基礎(chǔ)油中的一種或幾種。
[0010] 在一種實施方式中，所述改性納米銅為經(jīng)過苯并嚷挫類化合物原位表面改性的銅 納米微粒。
[0011] 在一種實施方式中，所述苯并嚷挫類化合物選自
中的一種。
[0012] 在一種實施方式中，所述改性納米銅中，銅納米微粒的粒徑為2 ~50nm。
[0013] 在一種實施方式中，所述改性碳納米管的管徑為20 ~30nm。
[0014] 本發(fā)明的另一方面提供了無機-有機復(fù)合高分子絮凝劑的制備方法，將改性納 米銅、改性碳納米管、POSS-MA-PEG和油性溶劑按重量份數(shù)充分?jǐn)埌杌旌希⒂?5~45°C下 加熱并保溫20~45min，即得。
[0015] 在一種實施方式中，所述制備方法中，溫度為40°C并保溫30min。
[0016] 在一種實施方式中，所述潤滑油抗磨劑用于潤滑油制品中。
[0017] 參考W下詳細(xì)說明更易于理解本申請的上述W及其他特征、方面和優(yōu)點。
[0018]
【具體實施方式】
[0019] 參考W下本發(fā)明的優(yōu)選實施方法的詳述W及包括的實施例可更容易地理解本公 開內(nèi)容。在W下說明書和權(quán)利要求書中會提及大量術(shù)語，運些術(shù)語被定義為具有W下含義。
[0020] 單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)討論對象，除非上下文中另外清楚地指明。
[0021] "任選的"或者"任選地"是指其后描述的事項或事件可W發(fā)生或不發(fā)生，而且該描 述包括事件發(fā)生的情形和事件不發(fā)生的情形。
[0022] 說明書和權(quán)利要求書中的近似用語來修飾數(shù)量，表示本發(fā)明并不限定于該具體數(shù) 量，還包括與該數(shù)量接近的可接受的而不會導(dǎo)致相關(guān)基本功能的改變的修正的部分。相應(yīng) 的，用"大約"、"約"等修飾一個數(shù)值，意為本發(fā)明不限于該精確數(shù)值。在某些例子中，近似 用語可能對應(yīng)于測量數(shù)值的儀器的精度。在本申請說明書和權(quán)利要求書中，范圍限定可W 組合和/或互換，如果沒有另外說明運些范圍包括其間所含有的所有子范圍。
[0023] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種潤滑油抗磨劑，所述抗磨劑由包括W下重 量份原料制備而成： 改性納米銅 100 改性碳納米管 36~60 POSS-MA-PEG 20 ~55； 所述改性碳納米管為聚異下締改性的碳納米管；所述POSS-M-PEG的分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R為苯基、異下基、環(huán)戊基和環(huán)己基中的一種，n為70 -130,Ri為徑基、氨基和簇 基中的一種。
[0024]本發(fā)明中所述術(shù)語"改性納米銅"是經(jīng)過有機化合物原位表面改性的銅納米微粒。 銅納米微粒作為一種軟金屬，由于具有剪切力低、延展性好、烙點低等優(yōu)異特性，從而具有 很好的抗磨、減摩性能，因而在發(fā)動機的潤滑、降低摩擦磨損、提高發(fā)動機動力性能等方面 具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，具有高表面活性和化學(xué)活性的納米微粒是非油溶性物質(zhì)，且潤 濕性能不好，在潤滑油存儲和使用過程中因易團聚而難W長期保持分散穩(wěn)定性，并可能因 發(fā)生氧 化而變質(zhì)或失效，運限制了其在潤滑油中的應(yīng)用，是研制與應(yīng)用該類添加劑亟待解決 的問題。為解決銅納米微粒在油溶性溶劑中的分散穩(wěn)定性的問題，一般采用有機化合物原 位表面改性銅納米微粒的方法。通常所用的有機化合物為二烷基憐酸及其鹽、烷基二硫代 簇酸及其鹽、 及苯并嚷挫類化合物。
[00巧]本發(fā)明中所述術(shù)語"苯并嚷挫類化合物"是一類重要的含N、S等極壓抗磨活性元 素的氮雜環(huán)化合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有未成鍵的孤對電子，容易與金屬的空d軌道形成配 位鍵，可通過化學(xué)和物理作用在金屬表面吸附成膜，且雜環(huán)上的鏈越長形成的吸附膜越厚， 同時在摩擦過程中也易于金屬表面形成化學(xué)反應(yīng)膜，并表現(xiàn)出良好的協(xié)同作用；另外，分子 中的苯環(huán)和長鏈結(jié)構(gòu)不僅能改善分子的熱穩(wěn)定性，還能提高其油溶性，從而使得苯并嚷挫 類化合物表現(xiàn)出良好的摩擦學(xué)、抗氧抗腐和復(fù)配等綜合性能。苯并嚷挫類化合物會通過活 潑的氨基或者琉基引入長鏈的含0基團或未含有0的長鏈基團來提高其摩擦性能，其中0 一般會W徑基、簇基、酬基、醋基等形式出現(xiàn)。含0的苯并嚷挫類化合物中〇、S、N的強配位 能力在金屬表面形成一層吸附膜和位于1位的S原子擁有的孤對電子與金屬表面正電荷點 作用生成反應(yīng)膜，共同提高油品的摩擦性能；引入的長鏈中未含有0的苯并嚷挫類化合物， 其位于1位的S原子仍擁有的一對孤對電子能與摩擦金屬表面反應(yīng)生成反應(yīng)膜，而親電性 和配位能力稍弱的N原子液能在金屬表面形成吸附膜，從而來提高油品的摩擦性能。
[0026]本發(fā)明中所用術(shù)語"改性碳納米管"是指碳納米管與聚合物經(jīng)過共混改性制備得 到的。碳納米管，又名己基管，是一種具有徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子 兩端基本上都封口的特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu) 成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管，層與層之間保持固定的距離，約0. 34nm，直徑一般為2~20nm。 碳納米管可W看做是石墨締片層卷曲而成，因此按照石墨締片的層數(shù)可分為：單壁碳納米 管和多壁碳納米管，多壁碳納米管在開始形成的時候，層與層之間很容易成為陷阱中屯、而 捕獲各種缺陷，因而多壁管上通常布滿小桐一樣的缺陷。與多壁管相比，單壁管直徑大小的 分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。單壁管典型直徑在0.6~2nm，多壁管最內(nèi)層可 達0. 4nm，最粗可達數(shù)百納米，但典型管徑為2~lOOnm。碳納米管依其結(jié)構(gòu)特征可分為S種 類型：扶手椅形納米管、銀齒形納米管和手性納米管。碳納米管具有良好的力學(xué)性能，CNTs 抗拉強度達到50~200GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6,至少比常規(guī)石墨纖維高一 個數(shù)量級；它的彈性模量可達IWa，與金剛石的彈性模量相當(dāng)，約為鋼的5倍。對于具有理 想結(jié)構(gòu)的單層壁的碳納米管，其抗拉強度約SOOGPa。碳納米管的結(jié)構(gòu)雖然與高分子材料的 結(jié)構(gòu)相似，但其結(jié)構(gòu)卻比高分子材料穩(wěn)定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強 度的材料。若將W其他工程材料為基體與碳納米管制成復(fù)合材料，可使復(fù)合材料表現(xiàn)出良 好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給復(fù)合材料的性能帶來極大的改善。本發(fā)明中的改 性碳納米管采用聚異下締與碳納米管用分別按照重量份60~95、5~45進行均勻混合，采用 研磨或超聲的方式進行分散20min，并隔熱加溫控制在50°C。
[0027]本發(fā)明本發(fā)明中所用術(shù)語"POSS-MA-PEG"是通過氨丙基POSS、馬來酸酢和改性聚 乙二醇經(jīng)由一步酷胺化反應(yīng)和一步醋化反應(yīng)制備得到的。
[0028] 本發(fā)明中所述術(shù)語"氨丙基POSS"是指POSS單體上的唯一活性基團R為氨丙基。 所述術(shù)語"P0SS"是指籠型倍半硅氧烷（Polyhe化alOligomericSilsesquioxane,簡稱 POSS)是一類籠狀結(jié)構(gòu)的有機/無機雜化分子，其結(jié)構(gòu)簡式為（RSiOi.s)n，其中n-般為6、 8、10或12,而應(yīng)用最廣泛的是六面體低聚倍半硅氧烷（Ts),即n為8的POSS分子。Ts類POSS分子具有高度對稱的立方體籠形結(jié)構(gòu)，Si原子位于立方體的八個頂角，與0原子相 連，構(gòu)成WSi-O-Si納米結(jié)構(gòu)為核屯、的無機骨架。Ts類POSS中相鄰Si元素間距為0. 53 nm，有機基團間距為1. 5nm。運種納米尺寸效應(yīng)和無機框架內(nèi)核，可W為材料提供良好的 耐熱性、抗氧化性、強度和硬度。其外圍被有機基團R包圍，運些有機基團可W是氨基、乙締 基、氨基等一些活性基團，也可W是環(huán)己基、環(huán)戊基、異下基、苯基等惰性基團。通過分子設(shè) 計可合成含有不同R基團的POSS分子，W滿足多種反應(yīng)條件和聚合物性能的需求。從分子 設(shè)計的角度看，POSS從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了有機相與無機相W共價鍵相結(jié)合，是一種新型有機一 無機雜化材料。在運類材料中，無機相特性（比如熱穩(wěn)定性和抗氧化性)和有機相特性（比如 加工性和硬度高）間通過強的