一種含納米稀土氧化物的潤(rùn)滑脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于潤(rùn)滑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種潤(rùn)滑脂及其制備方法，具體涉及一種添加稀 土氧化物的潤(rùn)滑脂及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米技術(shù)是新世紀(jì)的新興技術(shù)，應(yīng)用于環(huán)境、材料、通訊和加工等多個(gè)領(lǐng)域。納米 材料更是受到各個(gè)國(guó)家的關(guān)注，而在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展觀念的推動(dòng)下，納米材料的相 關(guān)研究開創(chuàng)了一個(gè)新的篇章。經(jīng)過(guò)各個(gè)學(xué)科的技術(shù)交叉研究，如何運(yùn)用納米材料和開發(fā)新 型納米材料的改性工作備受熱議。由于我國(guó)的稀土資源豐富，不少科研人員將納米技術(shù)引 入稀土工業(yè)領(lǐng)域。
[0003] 崔瑞敏等人在《化學(xué)與粘合》中發(fā)表了《稀土元素在潤(rùn)滑添加劑中的應(yīng)用》，表明納 米稀土化合物具有某種特殊晶體結(jié)構(gòu)，納米顆粒在摩擦表面形成塑性流動(dòng)，表現(xiàn)出良好的 極壓抗磨減摩性能。Sliney研究發(fā)現(xiàn)氧化鑭和氧化鈰在高溫下摩擦系數(shù)大幅下降，表明少 量的稀土氧化物作為潤(rùn)滑油脂添加劑，起到很好的抗極壓和減磨作用。
[0004] 在潤(rùn)滑油中加入納米稀土氧化物已有研究。毛健等人在機(jī)械工程材料期刊中發(fā)表 納米Ce02顆粒形貌對(duì)潤(rùn)滑油摩擦性能的影響的文章對(duì)不同形貌的納米稀土氧化物進(jìn)行探 討研究，氧化鈰具有立方螢石結(jié)構(gòu)，不同納米顆粒粒徑的氧化鈰加入潤(rùn)滑油中，摩擦效果不 同。專利CN 101955836 A《一種球形納米稀土氧化物潤(rùn)滑油添加劑及其制備方法》，介紹了 一種長(zhǎng)鏈羧酸表面包覆類球形稀土氧化物，在液體石蠟中的摩擦效果優(yōu)良，該發(fā)明也只是 在潤(rùn)滑油中加入納米稀土氧化物。何忠義等人在稀土期刊中發(fā)表的表面修飾納米Ce〇2的摩 擦學(xué)性能研究，該項(xiàng)研究是以天然菜籽油為基礎(chǔ)油，潤(rùn)滑油添加劑為苯并三氮唑乙酸表面 修飾的納米Ce〇2，經(jīng)表面修飾的納米Ce〇2具有明顯的抗磨效果。
[0005] 在潤(rùn)滑脂中加入納米材料添加劑也有研究。專利CN 101205495 A《一種復(fù)合納米 微粒、含有它的潤(rùn)滑脂及其制法》，發(fā)明了一種二硫代二唑硫酮與丁氧基三乙二醇的方應(yīng)物 和LaF 3的復(fù)合納米顆粒，加入潤(rùn)滑脂后，其摩擦效果顯著。專利CN 102911774 A《一種含納 米碳管的潤(rùn)滑脂及其制備方法》，以膨潤(rùn)土作為稠化劑，基礎(chǔ)油為精制礦物油和合成油，添 加納米碳管的潤(rùn)滑脂，提高了抗磨性能。對(duì)于其他納米材料添加劑，專利CN 102492523 A介 紹了一種混合納米潤(rùn)滑脂添加劑及其應(yīng)用，闡述了其他類型無(wú)機(jī)納米添加劑，Cu、A1、A120 3 等金屬粉末組成的納米復(fù)合添加劑，表明了無(wú)機(jī)粉末也能加入潤(rùn)滑脂中起到良好摩擦效 果。含氮修飾的納米稀土氧化物的摩擦學(xué)性能研究的論文中對(duì)經(jīng)表面修飾的納米Ce〇2和納 米La 203在柴油機(jī)和鋰基脂中的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。然而，經(jīng)過(guò)修飾的納米稀土氧化物， 其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、易沉聚;在某種特定工況或特殊要求下才需進(jìn)行修飾，應(yīng)用范圍有限。另外， 在潤(rùn)滑脂的皂化后加入添加劑，會(huì)造成添加劑分散不均勻、皂粒間混合程度小和潤(rùn)滑效果 不明顯等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在皂化前加入納米稀土氧化物，利用不同的基 礎(chǔ)油皂化形成鋰基脂、鈣基脂或鋰鈣基脂；從而提供一種含納米稀土氧化物的潤(rùn)滑脂及其 制備方法。
[0007] 本發(fā)明涉及的一種含納米稀土氧化物的潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂內(nèi)的添加劑為納米Ce〇2或 納米La2〇3，納米Ce〇2或納米La2〇3在潤(rùn)滑脂中的質(zhì)量百分比為0.01 %-1 %。
[0008] 進(jìn)一步地，納米Ce〇2或納米La2〇3的粒度范圍在20nm-50nm之間，納米Ce〇2或納米 La2〇3在潤(rùn)滑脂中的質(zhì)量百分比為0.01 % -0.7 %。
[0009] 進(jìn)一步，納米Ce〇2或納米La2〇3在潤(rùn)滑脂中的質(zhì)量百分比為0.01%_0.4% ;并進(jìn)一 步優(yōu)選為0.01 % -0.1 %。潤(rùn)滑脂優(yōu)選為鋰基脂、鈣基脂或鋰鈣基脂。
[0010] 這種含納米稀土氧化物的潤(rùn)滑脂的制備方法，如下：
[0011] (1)預(yù)先計(jì)算基礎(chǔ)油與稠化劑以5:1-7:1的比例混合，取稠化劑和1/3的基礎(chǔ)油，再 加入納米稀土氧化物，攪拌混合10 ± 2min，升溫達(dá)到110 ± 3°C;
[0012] ⑵在向反應(yīng)鍋內(nèi)通N2的情況下，根據(jù)物料量向反應(yīng)物加入無(wú)機(jī)堿溶液，在110± 2 °C下皂化反應(yīng)，反應(yīng)物由液態(tài)變成固態(tài)，加入1/3的基礎(chǔ)油，保持皂化反應(yīng)1 ±0. lh;
[0013 ] (3)待反應(yīng)物的狀態(tài)不再改變，升溫至150 ± 4°C，除水1 ± 0 · 1 h;
[0014] (4)待無(wú)水珠無(wú)水汽時(shí)，加入余油，升溫至220±3°C，固態(tài)(稀狀)反應(yīng)物達(dá)到真溶 液狀態(tài)，保持5-7分鐘；自然冷卻后，收集潤(rùn)滑脂。
[0015] 進(jìn)一步地，這種含納米稀土氧化物的潤(rùn)滑脂的制備方法，優(yōu)選如下步驟：
[0016] (1)預(yù)先計(jì)算基礎(chǔ)油與稠化劑以6:1的比例混合，取稠化劑和1/3的基礎(chǔ)油，再加入 納米稀土氧化物，攪拌混合l〇min，升溫達(dá)到110°C;
[0017] ⑵在向反應(yīng)鍋內(nèi)通沁的情況下，根據(jù)物料量向反應(yīng)物加入LiOH溶液和/或Ca(0H)2 溶液，在110°C下皂化反應(yīng)，反應(yīng)物由液態(tài)變成固態(tài)，適時(shí)加入1/3的基礎(chǔ)油，保持皂化反應(yīng) lh；
[0018] (3)待反應(yīng)物的狀態(tài)不再改變，升溫至150°C，除水lh;
[0019] (4)待無(wú)水珠無(wú)水汽時(shí)，加入余油，升溫至220°C，固態(tài)(稀狀)反應(yīng)物達(dá)到真溶液狀 態(tài)，保持5分鐘；自然冷卻后，收集潤(rùn)滑脂，所得的潤(rùn)滑脂為鋰基脂、媽基脂或鋰鈣基脂。
[0020] 基礎(chǔ)油優(yōu)選為菜籽油或廢植物油，菜籽油事先經(jīng)過(guò)過(guò)濾和脫色處理，廢植物油事 先經(jīng)過(guò)過(guò)濾、酸洗、堿洗、離心和脫色處理，稠化劑為膨潤(rùn)土或十二羥基硬脂酸。
[0021] 本發(fā)明有益效果明顯：（1)在皂化成脂前加入納米稀土氧化物，能充分分散添加 劑，增加納米材料的混合程度;在形成皂粒時(shí)，有利納米材料附著或分散；（2)重新利用了廢 植物油或低價(jià)的純菜籽油，降低了制造成本，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，是一種環(huán)境友好型的潤(rùn) 滑脂；（3)未經(jīng)修飾的納米稀土氧化物應(yīng)用范圍廣，充分地利用了納米稀土氧化物；（4)含納 米稀土氧化物的潤(rùn)滑脂，有明顯的抗磨減磨效果，極壓值得到提高，熱穩(wěn)定性也更佳。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明以純菜籽油作為基礎(chǔ)油制備潤(rùn)滑脂的工藝流程圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明以廢植物油作為基礎(chǔ)油制備潤(rùn)滑脂的工藝流程圖。
[0024] 圖3是純菜籽油鋰基脂的熱重分析圖。
[0025]圖4是添加0.05%納米Ce02的純菜籽油鋰基脂的熱重分析圖。
[0026] 圖5是添加0.3%納米Ce02的純菜籽油鋰基脂的熱重分析圖。
[0027] 圖6是添加0.3%納米La203的純菜籽油鋰基脂的熱重分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，工藝流程圖如圖1和圖2所示，圖1 為以純菜籽油為基礎(chǔ)油制備潤(rùn)滑脂的工藝流程圖，圖2為以廢植物油為基礎(chǔ)油制備潤(rùn)滑脂 的工藝流程圖。
[0029] -、實(shí)施例
[0030] 實(shí)例1:取純一定量的菜籽油抽濾出去雜質(zhì)，在110°C下加入活性炭進(jìn)行脫色，得到 處理后的純菜籽油。取60.165g該基礎(chǔ)油，將1/3的基礎(chǔ)油、10.289g十二羥基硬脂酸和 〇.〇〇7g的納米Ce0 2預(yù)先混合10分鐘，待油浴升溫達(dá)到110°C，滴加氫氧化鋰-氫氧化鈣溶液。 通入氮?dú)夂螅徛渭釉撊芤?，反?yīng)物狀態(tài)由液態(tài)變成固態(tài)，適時(shí)加入1/3左右基礎(chǔ)油，保持 皂化lh。待反應(yīng)物狀態(tài)不再改變，升溫150°C除水lh。待無(wú)水珠無(wú)水汽時(shí)，加入余油，升溫220 °C，固態(tài)(稀狀)反應(yīng)物達(dá)到真溶液狀態(tài)，保持5分鐘。自然冷卻后，收集潤(rùn)滑脂。
[0031] 實(shí)例2:取純一定量的菜籽油抽濾出去雜質(zhì)，在110°C下加入活性炭進(jìn)行脫色，得到 處理后的純菜籽油。取60.392g該基礎(chǔ)油，將1/3的基礎(chǔ)油、10.392g十二羥基硬脂酸和 〇.〇35g的納米Ce0 2預(yù)先混合10分鐘，待油浴升溫達(dá)到110°C，滴加氫氧化鈣溶液。通入氮?dú)?后，緩慢滴加該溶液，反應(yīng)物狀態(tài)由液態(tài)變成固態(tài)，適時(shí)加入1/3左右基礎(chǔ)油，保持皂化lh