專利名稱：納米材料制備抗磨減摩修復(fù)型潤(rùn)滑油添加劑的制作方法
納米材料制備抗磨減摩修復(fù)型潤(rùn)滑油添加劑。本發(fā)明涉及的是納米材料科學(xué)的應(yīng)用，特別是一種抗磨、減摩、自動(dòng)修復(fù)的潤(rùn)滑油添加劑。
潤(rùn)滑，是保證機(jī)械部件良好運(yùn)行的必須條件，通過潤(rùn)滑劑(也就是通常所說的各種潤(rùn)滑油、脂、液以及各種固體潤(rùn)滑膜、被、套、粉末和自潤(rùn)滑合金等)在機(jī)械部件運(yùn)行時(shí)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(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的磨損，在整個(gè)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(jī)械的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和工作穩(wěn)定性。而液體潤(rùn)滑劑則是應(yīng)用范圍最廣、需求量最大的一種潤(rùn)滑劑?，F(xiàn)有的潤(rùn)滑油添加劑當(dāng)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(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)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(rùn)滑油和添加劑產(chǎn)生的潤(rùn)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(duì)機(jī)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(duì)上述潤(rùn)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(fù)型潤(rùn)滑油復(fù)合添加劑。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)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(jī)油增強(qiáng)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(jìn)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(jī)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(jìn)行強(qiáng)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(chǔ)油，升溫在60℃分別溶解調(diào)成母液，接著先將內(nèi)燃機(jī)油增強(qiáng)劑加入調(diào)合罐，開動(dòng)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(jìn)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(jī)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(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制溫度和投料順序，以及處理的時(shí)間，原材料計(jì)量要準(zhǔn)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(jī)械摩擦副表面，其接觸部位在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的高溫、高壓，導(dǎo)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(diǎn)和塑性流動(dòng)的溫度(高達(dá)1000℃以上)；磨擦副表面微凸體的頂點(diǎn)和互接觸時(shí)產(chǎn)生很高的局部壓力(最高可達(dá)103MPa)；如此極端的環(huán)境，恰好為各種納米材料參與摩擦化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)得以活化，如納米金屬材料與特意提供的活性原子或基團(tuán)間能夠形成牢固的化學(xué)接合鍵，如納米氧化鉛和玻璃微粉在溫度升高至它的熔點(diǎn)時(shí)，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(rùn)滑作用。
(2)當(dāng)摩擦副的表面微凸體頂端產(chǎn)生很高的局部壓力時(shí)，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(dāng)摩擦副在作往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)，將傳統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦，不使對(duì)偶材料間發(fā)生咬合。另一方面，當(dāng)摩擦副的表面產(chǎn)生凹陷和溝槽時(shí)，熔融的納米液體以及納米微粒在機(jī)械的運(yùn)動(dòng)壓力作用下向摩擦表面壓縮，迅速填補(bǔ)這些溝槽，提高了摩擦副的承載面積，當(dāng)摩擦造成的磨損與修復(fù)填補(bǔ)量達(dá)到平衡時(shí)，磨損不再增加，修復(fù)也逐漸放慢，最后在摩擦面形成一層與金屬機(jī)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(jī)件得到修復(fù)。實(shí)現(xiàn)無拆卸(或不解體)保養(yǎng)維修，達(dá)到抗磨延壽的目的。
下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明我們采用以下兩組原料配比來做試驗(yàn)(1)實(shí)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(jī)油增強(qiáng)劑 10份(2)實(shí)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(jī)油增強(qiáng)劑 11份對(duì)上述兩組原料配比分別按以下的制作步驟與工藝條件進(jìn)行制作1、納米材料的混合制備首先將上述納米材料進(jìn)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(jī)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(jìn)行強(qiáng)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(chǔ)油，升溫在60℃分別溶解調(diào)成母液，接著先將內(nèi)燃機(jī)油增強(qiáng)劑加入調(diào)合罐，開動(dòng)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(jìn)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(jī)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(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制溫度和投料順序，以及處理的時(shí)間，原材料計(jì)量要準(zhǔn)確，以保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
按實(shí)施方案一制備的潤(rùn)滑油添加劑，主要用于負(fù)荷較輕的機(jī)械設(shè)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(jī)、卷揚(yáng)機(jī)齒輪箱等。加劑量按潤(rùn)滑油質(zhì)量的2％-6％加入后混合攪攔均勻再使用。對(duì)新的或磨損較少的車輛及機(jī)械加劑量可稍少一點(diǎn)，反之則加多一點(diǎn)。第一次使用本產(chǎn)品可加多一點(diǎn)，待使用一段時(shí)間磨損面修復(fù)以后再減少加量。首次使用本產(chǎn)品時(shí)應(yīng)對(duì)機(jī)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(rùn)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(rùn)滑油品的品質(zhì)。
按實(shí)施方案二制備的潤(rùn)滑油添加劑主要用于中、重負(fù)荷的機(jī)械設(shè)備及車輛，如各種大卡車、貨柜車、推土機(jī)、挖掘機(jī)以及礦山機(jī)械，水泥生產(chǎn)機(jī)械等。加劑量為3％-8％，使用方法同方案一。
本發(fā)明經(jīng)實(shí)際試用一年，試驗(yàn)車型有北京BJ213、重慶長(zhǎng)安、豐田、黃河、日產(chǎn)、三菱等轎車及大型貨柜車，試驗(yàn)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(rùn)滑油重量的8％配制，加入發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)十分鐘后，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，振動(dòng)減輕，特別是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)氣缸壓力均有明顯提高，每百公里耗油下降達(dá)7％-30％，提高了動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性，這充分證明本發(fā)明的潤(rùn)滑油添加劑有顯著的抗磨、減摩和自動(dòng)修復(fù)功能。
權(quán)利要求
1.以納米材料制備抗磨、減摩、修復(fù)型潤(rùn)滑油復(fù)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(jī)油增強(qiáng)劑10-11份
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑油復(fù)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(jī)油增強(qiáng)劑10份
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑油復(fù)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(jī)油增強(qiáng)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(fù)型潤(rùn)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(rùn)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(duì)摩擦部件提供良好的潤(rùn)滑，并對(duì)已摩損的部件進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，延長(zhǎng)機(jī)械部件使用壽命。
文檔編號(hào)C10M161/00GK1566294SQ03139679
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)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(qǐng)人:廣州金罐石油精細(xì)化工有限公司