專利名稱：具有減摩和修復(fù)作用的機(jī)油添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種微米或納米級的具有減摩和修復(fù)作用的機(jī)油添加劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，為提高邊界潤滑狀態(tài)下的潤滑油的潤滑性能，降低摩擦，減少磨損，最常用的方法是加入各種極壓抗磨添加劑。
目前極壓抗磨劑主要分為①含硫、磷、氯等活性無素的有機(jī)化合物，如硫化異丁烯等。②有機(jī)金屬化合物，如二烷基二硫代磷酸鋅等。第①②類抗磨減摩劑大都是油溶性化合物，在邊界潤滑和混合潤滑條件下，通過熱分介等方式，在金屬磨斑的表面形成吸附膜、反應(yīng)膜或滲透膜、從而改善摩擦面的潤滑狀態(tài)。但在摩擦溫升較高時(shí)，這些化合物其分解產(chǎn)物某些會對金屬(如含銀、錫)軸承材料有腐蝕作用；同時(shí)在溫高時(shí)的分解消耗，使其性能降低，且因其合成工藝復(fù)雜及污染等不足之處。③具有層狀等特殊結(jié)構(gòu)的固體潤滑劑，如石墨、二硫化鉬等。二十多年前，國外就有人試圖以固體潤滑劑(如MoS2、PTFE、)顆粒來替代這些油溶性添加劑，以獲得更好的潤滑效果和抗磨修復(fù)作用，也有利于環(huán)境保護(hù)，但所獲得結(jié)果卻不盡相同，尤其是較低溫度下，其潤滑性較油溶性添加劑差，因顆粒大，導(dǎo)致在摩擦界面導(dǎo)入差，見效較慢。
近年來國內(nèi)外已出現(xiàn)了用有機(jī)鉬配制發(fā)動機(jī)油的專利，其明顯的效果是減磨和節(jié)能，但在實(shí)際應(yīng)用場合，尤其是在高溫、高負(fù)載的工況下，有機(jī)鉬應(yīng)降解而逐漸失效。同時(shí)它不具備修復(fù)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有減摩、抗磨和修復(fù)作用的機(jī)油添加劑及其制備方法。
本發(fā)明的具有減摩和修復(fù)作用的機(jī)油添加劑主要由基礎(chǔ)油、固體潤滑劑、分散劑和增效劑組成。
固體潤滑劑選用石墨、含硫金屬化合物的混合物。
一種具有減摩和修復(fù)作用的潤滑添加劑，其特征是該機(jī)油添加劑的重量百分含量主要由基礎(chǔ)油50-90％、石墨1-15％、含硫金屬化合物1-10％、分散劑1-15％、增效劑1-20％組成。
含硫金屬化合物選用二硫化鉬、硫化鎢、硫化鉛、硫化硒、硫代銻酸銻的其中之一。
分散劑選用聚異丁烯丁二酰亞胺、聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯胺，聚乙烯-丙烯共聚物，聚烯烴。
增效劑選用亞磷酸酯、磷酸酯、亞膦酸脂、膦酸脂、磷酸酯胺鹽、膦酸酯胺鹽、硫磷酸酯胺鹽、硫代磷酸酯。
石墨以及含硫金屬化合物的粒度為1μm-100nm。
本發(fā)明的具有減摩和修復(fù)作用的機(jī)油添加劑制備方法是將分散劑加入到基礎(chǔ)油中，并加熱攪拌使溶解成均勻液；然后將石墨、含硫金屬化合物的混合物加入混合均勻；對混合液進(jìn)行研磨使其分散均勻；分散好的混合液加熱，真空除水加入增效劑再經(jīng)研磨分散，即可得到本發(fā)明的產(chǎn)品。
使用本發(fā)明的機(jī)油添加劑，可冬夏不用換油，低溫容易啟動，減少發(fā)動機(jī)機(jī)器噪音，促進(jìn)發(fā)動機(jī)磨合，降低摩擦產(chǎn)生的熱量，增進(jìn)爬坡能力，加速、起動迅速，減少漏氣和不充分燃燒油氣，且能防止夏季在油變稀時(shí)可能引起發(fā)動機(jī)的磨損，在高速駕駛更為安全、平穩(wěn)、可靠，在特殊情況，即使?jié)櫥托孤?，也可平穩(wěn)繼續(xù)運(yùn)行相當(dāng)長的時(shí)間。
本發(fā)明為黑色粘稠油狀體，具有良好的油中分散性，將本發(fā)明按機(jī)油容量或重量1-10％加入到機(jī)油中，攪拌均勻即可使用。
對于本發(fā)明添加劑的修復(fù)性能評價(jià)，在實(shí)驗(yàn)室采用RFT-III型往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)來評定。其結(jié)果如表1所示
表1 RFT-III型往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)*

*實(shí)例添加劑的配方見表5。試驗(yàn)條件294N，往復(fù)速度600次/秒，試驗(yàn)時(shí)間180分鐘。
實(shí)際行車試驗(yàn)用多種車型對本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了不同條件下的行車試驗(yàn)，用3輛試驗(yàn)車行駛54000公里后，對其發(fā)動機(jī)主要部件的磨損進(jìn)行檢測，試驗(yàn)參比油為10W30CC級柴油機(jī)油，加入本發(fā)明添加劑前后的主要理化性能見表2。
表2試驗(yàn)油的主要理化性能及測試方法

注配比為10W30CC級柴油機(jī)油∶本發(fā)明添加劑＝10∶1車輛編號試驗(yàn)用油A13-420110W30CC級柴油機(jī)油+本發(fā)明添加劑A13-420210W30CC級柴油機(jī)油A13-420310W30CC級柴油機(jī)油+本發(fā)明添加劑表3 行車54000公里時(shí)發(fā)動機(jī)主要部件的磨損檢測結(jié)果

注①A13-4201車和A13-4203車均為新活塞環(huán)，磨損稍大屬正常。
②“-”表示磨損量為負(fù)值，表明在摩擦副表面形成一層固體潤滑膜，本發(fā)明添加劑起到了修復(fù)表面的作用。
表4汽缸磨損量的測量結(jié)果

對車輛運(yùn)行前和運(yùn)行約15000KM后的汽缸上、中部的縱、橫向直徑的磨損進(jìn)行了精密測量，可以看出，本發(fā)明添加劑有明顯的減摩效果，可使東風(fēng)牌汽車汽缸的磨損率平均降低24％，解放牌汽車汽缸的磨損率平均降低33％。
結(jié)果如表3、表4所示從表3、表4所示結(jié)果可見，本發(fā)明添加劑加入機(jī)油中具有減摩修復(fù)作用。
我們并對試驗(yàn)車的尾氣進(jìn)行了檢測，其結(jié)果列于表5，從表可見，應(yīng)用本發(fā)明添加劑能使汽車尾氣中的CH含量，下降29.1％，柴油機(jī)尾氣中的煙度下降18.2％，這說明應(yīng)用本發(fā)明的添加劑提高了汽缸的密封性，改善了燃料油的燃燒狀況，使尾氣得到了明顯的凈化，減少對環(huán)境的污染。
表5尾氣檢測結(jié)果

注本表數(shù)據(jù)由北京北方機(jī)動車檢測場提供，檢測儀器為MoDeR-C型臺架(日本)，ACTAS-70(汽油機(jī))，GSM-2型柴油機(jī)。
本發(fā)明使用的固體微粒潤滑劑石墨、二硫化鉬，其資源豐富，無毒，無公害，不污染環(huán)境，使用方便，性能穩(wěn)定，用之制備好的膠體分散體系可長期保存不沉降、不聚集、不分層。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施例1-3按表6原料重量百分含量計(jì)量，將分散劑加入到基礎(chǔ)油中，并加熱攪拌使溶解成均勻液；然后將石墨、含硫金屬化合物的混合物加入混合均勻；對混合液進(jìn)行研磨使其分散均勻；分散好的混合液加熱，真空除水加入增效劑再研磨分散，即可得到本發(fā)明的產(chǎn)品。
表6實(shí)施例1-3


添加劑性能評價(jià)按照GB-3142標(biāo)準(zhǔn)，對商品添加劑如實(shí)施例1-實(shí)施例3制備的添加劑以1％量分散到10W-30CC油中的最大無卡咬負(fù)荷進(jìn)行了測量，實(shí)驗(yàn)所用的四球機(jī)系英國產(chǎn)Shell-seta Four-Ball EP Lubricant Tester實(shí)驗(yàn)用的鋼球?yàn)樘m州軸承廠生產(chǎn)的二級標(biāo)準(zhǔn)鋼球(GC15軸承鋼，HRC為59-61)。實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，轉(zhuǎn)速為1480轉(zhuǎn)/分，結(jié)果列于表2中。
表7四球評價(jià)結(jié)果(最大無卡咬負(fù)荷)

*四球機(jī)長磨試驗(yàn)條件392N負(fù)荷下，30分鐘，轉(zhuǎn)速為1480轉(zhuǎn)/分。
表8 SRV試驗(yàn)機(jī)測定結(jié)果

*SRV實(shí)驗(yàn)條件50HZ，振幅±1mm，溫度50℃，對摩材料GCr15；連續(xù)加載形式每兩分鐘加載50N，直至失效。
從四球和SRV試驗(yàn)結(jié)果說明，加復(fù)合固體劑添加劑的潤滑油承載能力明顯提高。
實(shí)際行車試驗(yàn)結(jié)果(如下表9所示)我們先后在奔馳10噸卡車(柴油發(fā)動機(jī))，潤滑油為10W-30CC機(jī)油和BJ-2北京吉普車(8#機(jī)油)上經(jīng)過25000Km行駛(與不加GRT添加劑的相對比)試驗(yàn)，計(jì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果說明，在添加了GRT添加劑之后，兩類車的燃料油節(jié)約率分別為7％和4.5％。
在行車試驗(yàn)中，對機(jī)油與燃料油的消耗量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)量，結(jié)果列于表9、表10。
表9機(jī)油與燃油的統(tǒng)計(jì)計(jì)量結(jié)果

表10 本發(fā)明與國外同類產(chǎn)品節(jié)約燃料的比較

*摘自許立漢，石油煉制，7(1981)14-19；**摘自陸友全，國外汽車運(yùn)輸，6(1983)30-33；***摘自董仲，郭亦明，石油煉制，3(1987)16-21將本發(fā)明用于市場供應(yīng)的各種機(jī)油中測定其摩擦磨損結(jié)果。如表11、表12所示添加本發(fā)明的添加劑可使國產(chǎn)10#、15#汽油機(jī)油、8#、14#稠化油、11#柴油機(jī)油的摩擦系數(shù)有明顯的降低，上述結(jié)果說明，本發(fā)明添加劑改善機(jī)油摩擦性能是有效的。
摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果還說明，在相同的試驗(yàn)條件下，本發(fā)明添加劑與另外五種進(jìn)口節(jié)能型機(jī)油添加劑對改善內(nèi)燃機(jī)機(jī)油極壓性能能力的次序是本發(fā)明＞ARCO＞FORCE＞STP＞NASA＞48PLUS這個順序表明，本發(fā)明添加劑優(yōu)于多數(shù)目前在國內(nèi)市場上流行的進(jìn)口添加劑。
表11 本發(fā)明添加劑對國產(chǎn)機(jī)油摩擦系數(shù)的影響

表12加本發(fā)明的添加劑和普通機(jī)油在底盤測功機(jī)定速對比試驗(yàn)結(jié)果

說明①進(jìn)行本發(fā)明的定速對比試驗(yàn)是CA15型解放車②本試驗(yàn)是在甘肅省車輛檢測中心的CDM-1000型底盤測功機(jī)(日本3爾榮株式社生產(chǎn))上進(jìn)行的。
實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及實(shí)際行車試驗(yàn)說明，本發(fā)明的添加劑具有很高的膠體穩(wěn)定性，完全可以通過機(jī)油濾清器，不存在阻塞油路的危險(xiǎn)，貯存期內(nèi)不會產(chǎn)生沉淀。
不論在柴油發(fā)動機(jī)還是汽油發(fā)動機(jī)中添加本發(fā)明添加劑都可以獲得抗磨、減摩和修復(fù)作用，從而改善操作條件及節(jié)省燃料油5％以上的效益。
表13 實(shí)施例4-12

權(quán)利要求
1.一種具有減摩和修復(fù)作用的潤滑添加劑，其特征是該機(jī)油添加劑的重量百分含量主要由基礎(chǔ)油50-90％、石墨1-15％、含硫金屬化合物1-10％、分散劑1-15％、增效劑1-20％組成。
2.如權(quán)利要求1所說的添加劑，其特征是含硫金屬化合物選用二硫化鉬、硫化鎢、硫化鉛、硫化硒、硫代銻酸銻的其中之一。
3.如權(quán)利要求1所說的添加劑，其特征是分散劑選用聚異丁烯丁二酰亞胺、聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯胺，聚乙烯-丙烯共聚物，聚烯烴。
4.如權(quán)利要求1所說的添加劑，其特征是增效劑選用亞磷酸酯、磷酸酯、亞膦酸脂、膦酸脂、磷酸酯胺鹽、膦酸酯胺鹽、硫磷酸酯胺鹽、硫代磷酸酯、納米氟化稀土。
5.如權(quán)利要求1所說的添加劑，其特征是石墨以及含硫金屬化合物的粒度為1μm-100nm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有減摩和修復(fù)作用的機(jī)油添加劑。機(jī)油添加劑主要由潤滑油,微米級或納米級固體潤滑劑,分散劑和增效劑組成。使用本發(fā)明將使摩擦副表面形成一層由固體潤滑劑和納米稀土、有機(jī)物共同作用的復(fù)合膜、填補(bǔ)摩擦表面的微觀凹坑,覆蓋突出部分使摩擦表面變得光滑,改善潤滑的潤滑狀態(tài),從而減少摩擦,防止磨損,增加氣缸的密封性,大大改善發(fā)動機(jī)的運(yùn)行特性。它可降低摩擦系數(shù),節(jié)約能源4－8%,提高氣缸工作壓力,從而提高機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性能與可靠性;延長發(fā)動機(jī)使用壽命2－3倍;節(jié)省潤滑油約50%。
文檔編號C10M161/00GK1363648SQ0210302
公開日2002年8月14日 申請日期2002年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月4日
發(fā)明者薛群基, 金芝珊, 楚書鳳, 劉維民, 陳建敏, 楊生榮 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所