專利名稱：納米材料制備抗磨減摩修復型潤滑油添加劑的制作方法
納米材料制備抗磨減摩修復型潤滑油添加劑。本發(fā)明涉及的是納米材料科學的應用，特別是一種抗磨、減摩、自動修復的潤滑油添加劑。
潤滑，是保證機械部件良好運行的必須條件，通過潤滑劑(也就是通常所說的各種潤滑油、脂、液以及各種固體潤滑膜、被、套、粉末和自潤滑合金等)在機械部件運行時提供抗磨、減摩、冷卻、清潔分散、抗氧、防腐、密封等作用，其中最為主要的是防止機械運動部件的磨損，在整個壽命期內(nèi)保持尺寸穩(wěn)定在允許的公差范圍內(nèi)，保持機械的經(jīng)濟性、環(huán)保性和工作穩(wěn)定性。而液體潤滑劑則是應用范圍最廣、需求量最大的一種潤滑劑?，F(xiàn)有的潤滑油添加劑當中，由于使用的是一些含硫、磷、氯、金屬鹽和其它極壓抗磨劑的添加劑。這類抗磨劑雖然可起到一定的抗磨、減摩、抗氧化作用，但它的極壓抗磨、減摩作用較差，特別是在高速運轉(zhuǎn)的機械部件，其瞬間產(chǎn)生的高溫700-1000℃，高速20000r/min，高壓5000MPa，在這種惡劣的環(huán)境條件下，使用普通的潤滑油和添加劑產(chǎn)生的潤滑油膜迅速地遭到破壞，并生產(chǎn)一些不良化合物，造成不利的磨粒物質(zhì)，加速對機件的磨損。因此它的使用受到了限制。
本發(fā)明的目的就是針對上述潤滑油、脂、液和添加劑技術(shù)所存在的問題，而提供一種高抗磨、減摩、抗氧、修復型潤滑油復合添加劑。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的配方及所選用的原材料份數(shù)為納米氧化鋁微粉 5-7份以磷酸鹽為基體的納米玻璃微粉5-7份納米金剛石英4-6份納米氧化鉛微粉 8-9份納米碳化鈦微粉 5-6份高堿性石油磺酸鹽3-5份硫化烷基酚鹽5-7份丁二酰亞銨 9-11份硫磷仲醇基鋅鹽 13-15份ADFA-98烷基二苯胺 0.7-0.9份二烷基二硫代磷酸氧鉬24-25份油溶性硼酸鹽9-11份硫代磷酸脂胺鹽 8-10份硫化異丁烯 17-19份苯三唑衍生物 0.5-0.6份噻二唑衍生物 0.4-0.5份烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物12-14份丁二酸異辛酯磺酸鈉14-15份等規(guī)齊聚的乙烯醇類38-40份內(nèi)燃機油增強劑10-11份本發(fā)明的制備方案步驟(1)納米材料的混合制備首先將納米材料進行表面改性處理。所用的處理劑為烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物和硅偶聯(lián)劑，處理的方法為常溫浸泡，處理后的納米材料加入攪伴機里，加入等規(guī)齊聚的乙稀醇類溶劑和丁二酸異辛酯磺酸鈉懸浮偶合劑，調(diào)節(jié)溫度為40℃，以5000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌分散1h，然后泵入超聲波發(fā)生器里，加入高分子量丁二酰亞銨無灰分散劑進行強制分散處理。
(2)其余材料的混合制備首先將其余材料加入基礎油，升溫在60℃分別溶解調(diào)成母液，接著先將內(nèi)燃機油增強劑加入調(diào)合罐，開動攪拌漿，升溫至65℃邊攪拌邊加入高堿值的石油磺酸鈣和硫化烷基酚鈣的母液，然后加入ADFA-98烷基二苯胺母液和硫磷仲醇基鋅鹽母液，再加入二烷基二硫代磷酸氧鉬，油溶性硼酸鹽，硫代磷酸酯胺鹽，硫化異丁烯等摩擦改進劑和極壓抗磨劑母液，最后加入苯三唑脂肪胺鹽和噻二唑衍生物母液，最后一批原料加入后恒溫在65℃再攪拌40分鐘。
(3)將上述(1)(2)制備好的原液加入均質(zhì)機中，真空混合攪拌均質(zhì)處理2h，然后過濾，包裝，即為成品。整個制備過程必須嚴格控制溫度和投料順序，以及處理的時間，原材料計量要準確，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
眾所周知，處于摩擦狀態(tài)的機械摩擦副表面，其接觸部位在高速運動時所產(chǎn)生的高溫、高壓，導致材料的彈性塑性變形，產(chǎn)生大量的摩擦熱磨擦表面的微突體凸峰部的溫度可升高至固體材料的熔點和塑性流動的溫度(高達1000℃以上)；磨擦副表面微凸體的頂點和互接觸時產(chǎn)生很高的局部壓力(最高可達103MPa)；如此極端的環(huán)境，恰好為各種納米材料參與摩擦化學反應提供了必要的環(huán)境。其主要表現(xiàn)在(1)高溫使得在通常條件下較難進行的化學反應得以活化，如納米金屬材料與特意提供的活性原子或基團間能夠形成牢固的化學接合鍵，如納米氧化鉛和玻璃微粉在溫度升高至它的熔點時，熔融形成一層軟體鋪展膜，緊緊吸附在摩擦面上，在摩擦副之間產(chǎn)生滑移并隔離兩摩擦表面，以降低磨擦系數(shù)，從而起到潤滑作用。
(2)當摩擦副的表面微凸體頂端產(chǎn)生很高的局部壓力時，一方面一些納米材料如金剛石微粉，氧化鋁陶瓷微粉，一部分滲入金屬表面，產(chǎn)生一層類似陶瓷的合金層，并與基體金屬牢固地結(jié)合，改變了金屬表層的結(jié)構(gòu)，增加了摩擦面的硬度；另一部分則被載體膜包覆在摩擦副層間，當摩擦副在作往返運動時，這一部分納米粒子支承著摩擦副的壓力，也在起著類似微軸承的滾球圓周運動，將傳統(tǒng)的滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，不使對偶材料間發(fā)生咬合。另一方面，當摩擦副的表面產(chǎn)生凹陷和溝槽時，熔融的納米液體以及納米微粒在機械的運動壓力作用下向摩擦表面壓縮，迅速填補這些溝槽，提高了摩擦副的承載面積，當摩擦造成的磨損與修復填補量達到平衡時，磨損不再增加，修復也逐漸放慢，最后在摩擦面形成一層與金屬機件牢固結(jié)合的摩擦系數(shù)很低的鏡面，也就是通常所稱的“拋光”，從而使被磨損的機件得到修復。實現(xiàn)無拆卸(或不解體)保養(yǎng)維修，達到抗磨延壽的目的。
下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明作進一步的說明我們采用以下兩組原料配比來做試驗(1)實施方案一，表面改性的納米氧化鋁微粉(小于50nm) 5份表面改性的納米碳化鈦微粉(小于30nm) 5份表面酸性的納米玻璃微粉(小于40nm)5份表面酸性的納米金剛石英微粉(小于30nm)4份表面改性的納米氧化鉛微粉(小于40nm) 8份高堿性石油磺酸鈣3份硫化烷基酚鈣5份丁二酰亞銨 9份硫磷仲醇基鋅鹽 13份ADFA-98烷基二苯胺 0.7份二烷基二硫代磷酸氧鉬24份油溶性硼酸鹽9份硫代磷酸脂胺鹽 9份硫化異丁烯 17份苯三唑脂肪胺鹽 0.5份噻二唑衍生物0.4份烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物 12份丁二酸異辛酯磺酸鈉 14份等規(guī)齊聚的乙烯醇類 38份內(nèi)燃機油增強劑 10份(2)實施方案二表面改性的納米氧化鋁微粉(小于50nm) 7份表面改性的納米碳化鈦微粉(小于30nm) 6份表面酸性的納米玻璃微粉(小于40nm)7份表面酸性的納米金剛石英微粉(小于30nm)6份表面改性的納米氧化鉛微粉(小于40nm) 9份高堿性石油磺酸鈣5份硫化烷基酚鈣7份丁二酰亞銨 11份硫磷仲醇基鋅鹽 15份ADFA-98烷基二苯胺 0.9份二烷基二硫代磷酸氧鉬25份油溶性硼酸鹽11份硫代磷酸脂胺鹽 10份硫化異丁烯 19份苯三唑脂肪胺鹽 0.5份噻二唑衍生物0.4份烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物 14份丁二酸異辛酯磺酸鈉 15份等規(guī)齊聚的乙烯醇類 40份內(nèi)燃機油增強劑 11份對上述兩組原料配比分別按以下的制作步驟與工藝條件進行制作1、納米材料的混合制備首先將上述納米材料進行表面改性處理。所用的處理劑為烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物和硅偶聯(lián)劑，處理的方法為常溫浸泡，處理后的納米材料加入攪伴機里，加入等規(guī)齊聚的乙稀醇類溶劑和丁二酸異辛酯磺酸鈉懸浮偶合劑，調(diào)節(jié)溫度為40℃，以5000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌分散1h，然后泵入超聲波發(fā)生器里，加入高分子量丁二酰亞銨無灰分散劑進行強制分散處理。
2、其余材料的混合制備首先將其余材料加入基礎油，升溫在60℃分別溶解調(diào)成母液，接著先將內(nèi)燃機油增強劑加入調(diào)合罐，開動攪拌漿，升溫至65℃邊攪拌邊加入高堿值的石油磺酸鈣和硫化烷基酚鈣的母液，然后加入ADFA-98烷基二苯胺母液和硫磷仲醇基鋅鹽母液，再加入二烷基二硫代磷酸氧鉬，油溶性硼酸鹽，硫代磷酸酯胺鹽，硫化異丁烯等摩擦改進劑和極壓抗磨劑母液，最后加入苯三唑脂肪胺鹽和噻二唑衍生物母液，最后一批原料加入后恒溫在65℃再攪拌40分鐘。
3、上述(1)(2)制備好的原液加入均質(zhì)機中，真空混合攪拌均質(zhì)處理2h，然后過濾，包裝，即為成品。整個制備過程必須嚴格控制溫度和投料順序，以及處理的時間，原材料計量要準確，以保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
按實施方案一制備的潤滑油添加劑，主要用于負荷較輕的機械設備和車輛，如各種小型摩托車、小轎車、微型車、輕型貨車及攪拌機、卷揚機齒輪箱等。加劑量按潤滑油質(zhì)量的2％-6％加入后混合攪攔均勻再使用。對新的或磨損較少的車輛及機械加劑量可稍少一點，反之則加多一點。第一次使用本產(chǎn)品可加多一點，待使用一段時間磨損面修復以后再減少加量。首次使用本產(chǎn)品時應對機件清洗后再用。本發(fā)明極易溶于礦物油、合成油，并與其他潤滑油添加劑有良好的配伍性，而且加劑量小、效果顯著，并能有效提高各種潤滑油品的品質(zhì)。
按實施方案二制備的潤滑油添加劑主要用于中、重負荷的機械設備及車輛，如各種大卡車、貨柜車、推土機、挖掘機以及礦山機械，水泥生產(chǎn)機械等。加劑量為3％-8％，使用方法同方案一。
本發(fā)明經(jīng)實際試用一年，試驗車型有北京BJ213、重慶長安、豐田、黃河、日產(chǎn)、三菱等轎車及大型貨柜車，試驗的車況均為需要大修或接近大修的車輛，本發(fā)明的添加劑按潤滑油重量的8％配制，加入發(fā)動機運轉(zhuǎn)十分鐘后，發(fā)動機噪音明顯下降，振動減輕，特別是對發(fā)動機冒黑煙，治理汽車尾氣有特效。所試車輛在經(jīng)過五萬公里行駛后，檢測氣缸壓力均有明顯提高，每百公里耗油下降達7％-30％，提高了動力經(jīng)濟性，這充分證明本發(fā)明的潤滑油添加劑有顯著的抗磨、減摩和自動修復功能。
權(quán)利要求
1.以納米材料制備抗磨、減摩、修復型潤滑油復合添加劑，其特征在于所選用的原材料及其質(zhì)量比如下納米氧化鋁微粉5-7份以磷酸鹽為基體的納米玻璃微粉 5-7份納米金剛石英 4-6份納米氧化鉛微粉8-9份納米碳化鈦微粉5-6份高堿性石油磺酸鹽 3-5份硫化烷基酚鹽 5-7份丁二酰亞銨9-11份硫磷仲醇基鋅鹽13-15份ADFA-98烷基二苯胺 0.7-0.9份二烷基二硫代磷酸氧鉬 24-25份油溶性硼酸鹽 9-11份硫代磷酸脂胺鹽8-10份硫化異丁烯17-19份苯三唑衍生物 0.5-0.6份噻二唑衍生物 0.4-0.5份烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物12-14份丁二酸異辛酯磺酸鈉14-15份等規(guī)齊聚的乙烯醇類38-40份內(nèi)燃機油增強劑10-11份
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤滑油復合添加劑配比，其特征在于所述原材料及其最佳質(zhì)量比為表面改性的納米氧化鋁微粉(小于50nm)5份表面酸性的納米玻璃微粉(小于40nm) 5份表面酸性的納米金剛石英微粉(不于30nm) 4份表面改性的納米碳化鈦微粉(小于30nm)5份表面改性的納米氧化鉛微粉(小于40nm)8份高堿性石油磺酸鈣 3份硫化烷基酚鈣 5份丁二酰亞銨9份硫磷仲醇基鋅鹽13份ADFA-98烷基二苯胺 0.7份二烷基二硫代磷酸氧鉬 24份油溶性硼酸鹽 9份硫代磷酸脂胺鹽9份硫化異丁烯17份苯三唑衍生物 0.5份噻二唑衍生物 0.4份烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物12份丁二酸異辛酯磺酸鈉14份等規(guī)齊聚的乙烯醇類38份內(nèi)燃機油增強劑10份
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤滑油復合添加劑配比，其特征在于所述原材料及其最佳質(zhì)量比為表面改性的納米氧化鋁微粉(小于50nm) 7份表面酸性的納米玻璃微粉(小于40nm) 7份表面酸性的納米金剛石英微粉(不于30nm) 6份表面改性的納米碳化鈦微粉(小于30nm) 6份表面改性的納米氧化鉛微粉(小于40nm) 9份高堿性石油磺酸鈣 5份硫化烷基酚鈣 7份丁二酰亞銨 11份硫磷仲醇基鋅鹽 15份ADFA-98烷基二苯胺 0.9份二烷基二硫代磷酸氧鉬 25份油溶性硼酸鹽 11份硫代磷酸脂胺鹽 10份硫化異丁烯 19份苯三唑衍生物 0.5份噻二唑衍生物 0.4份烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物 14份丁二酸異辛酯磺酸鈉 15份等規(guī)齊聚的乙烯醇類 40份內(nèi)燃機油增強劑 11份
全文摘要
本發(fā)明涉及納米材料制備抗磨、減摩、修復型潤滑油添加劑。本發(fā)明主要用幾種納米礦石微粉和納米金屬微粉與表面活性劑、分散劑、懸浮劑、偶合助溶劑及其它潤滑油制劑等按一定的比例及工藝操作規(guī)程配制而成。本發(fā)明提供的添加劑可在高溫400℃以上和高壓3000Mpa的惡劣環(huán)境下對摩擦部件提供良好的潤滑，并對已摩損的部件進行自動修復，延長機械部件使用壽命。
文檔編號C10M161/00GK1566294SQ03139679
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者王平芳 申請人:廣州金罐石油精細化工有限公司