專利名稱：環(huán)境友好的納米潤滑劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米潤滑劑，更具體的說是涉及一種具有良好生物降解性能的環(huán)境友好的納米潤滑劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境是人類及其它生命賴以生存的基礎(chǔ)。多年以來，人們已認(rèn)識到潤滑劑和其他工業(yè)廢液對環(huán)境造成的負(fù)面影響，特別是對水生植物和動物的負(fù)面影響。發(fā)達(dá)國家如歐盟和美國已經(jīng)制定了環(huán)保法規(guī)促使各種環(huán)境友好潤滑劑和添加劑應(yīng)運(yùn)而生。隨著我國綜合國力的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到重視，政府制定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略也促使我們大力發(fā)展自己的環(huán)境友好潤滑劑和添加劑。環(huán)境友好潤滑劑的基礎(chǔ)潤滑油主要包括合成酯和植物油。美國計(jì)劃5年內(nèi)將占機(jī)油消耗總量的1/3改用植物油和合成酯混合機(jī)油，英國和中國香港近來用混合配制的菜籽油做潤滑劑，大力發(fā)展環(huán)境友好潤滑劑也是解決石油資源日益減少的措施之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種具有良好生物降解性能的環(huán)境友好的納米潤滑劑；本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種簡便的上述環(huán)境友好的納米潤滑劑的制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種環(huán)境友好的納米潤滑劑，由基礎(chǔ)油、分散劑、表面活性劑、促進(jìn)劑和納米添加劑組成，基礎(chǔ)油∶分散劑∶表面活性劑∶促進(jìn)劑的體積比為64∶15∶5∶16，納米添加劑在納米潤滑劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～5％，所述基礎(chǔ)油為合成酯或植物油，所述分散劑選自聚異丁烯、丁二酰亞胺、聚異丁烯雙丁二酰亞胺、石油磺酸鈣中的一種或一種以上的混合物，所述表面活性劑選自司本-20、司本-80、吐溫-40、吐溫-60中的一種或一種以上的混合物，所述促進(jìn)劑選自戊醇、異辛醇、辛醇中的一種或一種以上的混合物，所述納米添加劑選自粒度范圍均為200～400nm的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨。
一種制備環(huán)境友好納米潤滑劑的方法，將基礎(chǔ)油、分散劑、表面活性劑和促進(jìn)劑按體積比64∶15∶5∶16比例混合，在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速2200rpm、75℃研磨15分鐘得到混合油，向混合油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3～5％的納米添加劑，再在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速2200rpm、75℃研磨50min得到環(huán)境友好的納米潤滑劑，所述基礎(chǔ)油為合成酯或植物油，所述分散劑選自聚異丁烯、丁二酰亞胺、聚異丁烯雙丁二酰亞胺、石油磺酸鈣中的一種或一種以上的混合物，所述表面活性劑選自司本-20、司本-80、吐溫-40、吐溫-60中的一種或一種以上的混合物，所述促進(jìn)劑選自戊醇、異辛醇、辛醇中的一種或一種以上的混合物，所述納米添加劑選自粒度范圍均為200～400nm的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明選用的基礎(chǔ)油為具有良好生物降解性能的合成酯或植物油對環(huán)境無害，向基礎(chǔ)油中加入納米級的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨之后，潤滑劑的抗磨性能和減摩性能都比沒有加納米添加劑時(shí)有所增加。本發(fā)明所述方法制得的環(huán)境友好納米潤滑劑油液穩(wěn)定性很好，存放一年不出現(xiàn)沉淀或分層現(xiàn)象。


圖1是合成酯和植物油以及合成酯和植物油加入納米添加劑后的抗磨性能柱狀圖；圖2是合成酯和植物油以及合成酯和植物油加入納米添加劑后的承載能力柱狀圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述一種環(huán)境友好的納米潤滑劑，由基礎(chǔ)油、分散劑、表面活性劑、促進(jìn)劑和納米添加劑組成，基礎(chǔ)油∶分散劑∶表面活性劑∶促進(jìn)劑的體積比為64∶15∶5∶16，納米添加劑在納米潤滑劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～5％，所述基礎(chǔ)油為合成酯或植物油，所述分散劑選自聚異丁烯、丁二酰亞胺、聚異丁烯雙丁二酰亞胺、石油磺酸鈣中的一種或一種以上的混合物，所述表面活性劑選自司本-20、司本-80、吐溫-40、吐溫-60中的一種或一種以上的混合物，所述促進(jìn)劑選自戊醇、異辛醇、辛醇中的一種或一種以上的混合物，所述納米添加劑選自粒度范圍均為200～400nm的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨。所述環(huán)境友好納米潤滑劑的制備方法，將基礎(chǔ)油、分散劑、表面活性劑和促進(jìn)劑按體積比64∶15∶5∶16比例混合，在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速2200rpm、75℃研磨15分鐘得到混合油，向混合油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3～5％的納米添加劑，再在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速2200rpm、75℃研磨50min得到環(huán)境友好的納米潤滑劑，所述基礎(chǔ)油為合成酯或植物油，所述分散劑選自聚異丁烯、丁二酰亞胺、聚異丁烯雙丁二酰亞胺、石油磺酸鈣中的一種或一種以上的混合物，所述表面活性劑選自司本-20、司本-80、吐溫-40、吐溫-60中的一種或一種以上的混合物，所述促進(jìn)劑選自戊醇、異辛醇、辛醇中的一種或一種以上的混合物，所述納米添加劑選自粒度范圍均為200～400nm的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨。
合成酯和天然植物油具有良好的生物降解性能，具有良好的低溫性能和優(yōu)良的潤滑性能，典型的合成酯和植物油基礎(chǔ)油的流變性能和生物降解性見表1。
表1環(huán)境友好基礎(chǔ)油的物化性質(zhì)和流變性表


把形成化學(xué)膜的氯化石蠟T301、硫化異丁稀T321、二烷基二硫代磷酸鋅ZDTP以及無灰磷氮型的TAW添加劑與本發(fā)明使用的二硫化鉬MoS2、聚四氟乙烯PTFE或氟化石墨CxFy等納米添加劑進(jìn)行對比試驗(yàn)。除做特殊說明外，納米添加劑和各種化學(xué)添加劑在環(huán)境友好潤滑劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為3～5％。
實(shí)驗(yàn)方法①抗磨性以四球機(jī)在294N、30min摩擦作用后，用光學(xué)顯微鏡測定鋼球的磨痕直徑WSD(mm)；②承載能力以PB(N)表示；③減摩性能以摩擦系數(shù)(f)表示。④對潤滑基礎(chǔ)油的流變性能和生物降解性進(jìn)行了試驗(yàn)測定，其中植物油和油酸酯為工業(yè)品，其它為化學(xué)純；生物降解性試驗(yàn)利用CEC-L-33-T-93方法進(jìn)行評定。
抗磨特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1(1.蓖麻油，2.菜籽油，3.大豆油，4.季戊四醇酯(C7～9酸)，5.己二酸二辛酯；6.癸二酸二異辛酯，7.油酸甲酯，8.油酸乙酯，9.油酸丁酯)?？梢?，幾種納米固體潤滑劑均有抗磨作用，但抗磨效果尚不及T301、硫化異丁稀T321、ZDTP以及無灰磷氮型的TAW。
承載能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2(1.蓖麻油，2.菜籽油，3.大豆油，4.季戊四醇酯(C7～9酸)，5.己二酸二辛酯；6.癸二酸二異辛酯，7.油酸甲酯，8.油酸乙酯，9.油酸丁酯)?？梢?，加入納米CxFy、MOS2和PTFE的基礎(chǔ)油PB值比基礎(chǔ)油略高一些，但相對于硫系、氯系、ZDTP類化學(xué)添加劑要差。
減摩能力實(shí)驗(yàn)在98N、196N、294N和392N載荷下，幾種添加劑在環(huán)境友好潤滑劑中的摩擦系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2.典型的合成酯和植物油以及加入納米添加劑后的摩擦系數(shù)表

由表2可見，含納米添加劑的潤滑油具有良好的減摩作用；比常用的含硫、氯、ZDTP或TAW無灰抗磨劑要好。由于納米粒子具有小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等特性，因此以納米粒子為基礎(chǔ)制備的新型潤滑材料應(yīng)用于摩擦系統(tǒng)中，將以不同于傳統(tǒng)添加劑的作用方式起減摩抗磨作用。
利用機(jī)械化學(xué)修飾法研制的納米潤滑添加劑MOS2、PTFE和CxFy潤滑油液顯示出一定的抗磨性能和承載能力，但不及一些常用的化學(xué)抗磨極壓劑；這三種納米潤滑添加劑的減摩性能優(yōu)于常用的極壓抗磨劑；認(rèn)為是在摩擦副表面形成遷移膜；起“滾動微軸承”的作用。
實(shí)施實(shí)例一利用環(huán)境友好潤滑劑加入3～5％的納米CxFy，和其他潤滑添加劑，利用高速攪拌機(jī)，高速攪拌45分鐘，成為透明的液體后，裝入容器內(nèi)，成為含納米級CxFy添加劑的環(huán)境友好潤滑劑，抗磨性能和減磨性能都比沒有加納米添加劑有所增加。
實(shí)施實(shí)例二利用環(huán)境友好潤滑劑加入3～5％的納米MOS2，和其他潤滑添加劑，利用高速攪拌機(jī)，高速攪拌45分鐘，成為透明的液體后，裝入容器內(nèi)，成為含納米級MOS2添加劑的環(huán)境友好潤滑劑，抗磨性能和減磨性能都比沒有加納米添加劑有所增加。
實(shí)施實(shí)例三利用環(huán)境友好潤滑劑加入3～5％的納米PTFE，和其他潤滑添加劑，利用高速攪拌機(jī)，高速攪拌45分鐘，成為透明的液體后，裝入容器內(nèi)，成為含納米級PTFE添加劑的環(huán)境友好潤滑劑，抗磨性能和減磨性能都比沒有加納米添加劑有所增加。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境友好的納米潤滑劑，由基礎(chǔ)油、分散劑、表面活性劑、促進(jìn)劑和納米添加劑組成，基礎(chǔ)油分散劑表面活性劑促進(jìn)劑的體積比為64∶15∶5∶16，納米添加劑在納米潤滑劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～5％，所述基礎(chǔ)油為合成酯或植物油，所述分散劑選自聚異丁烯、丁二酰亞胺、聚異丁烯雙丁二酰亞胺、石油磺酸鈣中的一種或一種以上的混合物，所述表面活性劑選自司本-20、司本-80、吐溫-40、吐溫-60中的一種或一種以上的混合物，所述促進(jìn)劑選自戊醇、異辛醇、辛醇中的一種或一種以上的混合物，所述納米添加劑選自粒度范圍均為200～400nm的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨。
2.一種制備權(quán)利要求1所述環(huán)境友好納米潤滑劑的方法，將基礎(chǔ)油、分散劑、表面活性劑和促進(jìn)劑按體積比64∶15∶5∶16比例混合，在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速2200rpm、75℃研磨15分鐘得到混合油，向混合油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3～5％的納米添加劑，再在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速2200rpm、75℃研磨50min得到環(huán)境友好的納米潤滑劑，所述基礎(chǔ)油為合成酯或植物油，所述分散劑選自聚異丁烯、丁二酰亞胺、聚異丁烯雙丁二酰亞胺、石油磺酸鈣中的一種或一種以上的混合物，所述表面活性劑選自司本-20、司本-80、吐溫-40、吐溫-60中的一種或一種以上的混合物，所述促進(jìn)劑選自戊醇、異辛醇、辛醇中的一種或一種以上的混合物，所述納米添加劑選自粒度范圍均為200～400nm的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)境友好的納米潤滑劑及其制備方法，潤滑劑由基礎(chǔ)油、分散劑、表面活性劑、促進(jìn)劑和納米添加劑組成，基礎(chǔ)油∶分散劑∶表面活性劑∶促進(jìn)劑的體積比為64∶15∶5∶16，納米添加劑在納米潤滑劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％。本發(fā)明選用的基礎(chǔ)油為具有良好生物降解性能的合成酯或植物油對環(huán)境無害，向基礎(chǔ)油中加入納米級的二硫化鉬、聚四氟乙烯或氟化石墨之后，潤滑劑的抗磨性能和減磨性能都比沒有加納米添加劑時(shí)有所增加。本發(fā)明所述方法制得的環(huán)境友好納米潤滑劑油液穩(wěn)定性很好，存放一年不出現(xiàn)沉淀或分層現(xiàn)象。
文檔編號C10M133/56GK1919989SQ20061015352
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者葉斌 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院