CN101058760A - 纳米陶瓷润滑油及其制造方法 - Google Patents

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朱振华
张宏富
王强
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Abstract

本发明“纳米陶瓷润滑油及其制造方法”，属于机械运行用润滑油介质的制备领域，特别适用于汽车行业所使用的润滑油及其制造方法。本发明中，通过预分散方法成功制得稳定分散的纳米陶瓷颗粒的浓缩液，进而制备出纳米陶瓷颗粒重量百分含量为0.00001％－5％的纳米陶瓷机油。改性纳米陶瓷颗粒是指纳米AlN，或者纳米AlN与纳米Si3N4、纳米SiC其中的一种或两种的混合物。与现有技术比较，本发明工业化生产简便易行，所制备的纳米陶瓷润滑油具有很好的抗磨、减摩功能，使用纳米陶瓷机油可提高车辆的节能和环保性能。

Description

纳米陶瓷润滑油及其制造方法
技术领域
本发明属于机械运行用润滑油介质的制备领域。特别适用于汽车行业所使用的润滑油及其制造方法。
技术背景
在国民经济的发展中，特别是在机械工业中润滑油有着广泛的应用。正确使用润滑油是保证机械设备节能、高效、长期正常运转的一种基本措施。随着现代机械设备的载荷、速度、温度等工作参数的日益提高，润滑油己不能完全满足其减摩抗磨的性能要求。
本发明的目的是制备出一种具有优异抗磨、减摩功能的节能环保型纳米陶瓷润滑油，并确定其生产的技术路线。
发明内容
纳米陶瓷颗粒浓缩液：采用预分散法制备。待搅拌釜中的分散剂充分溶解在矿物油、聚α-烯烃(PAO)、二元酸酯、新基多元醇酯中的一种或几种中，将惰性气体保护下的粒度在10-90nm的纳米AlN、纳米Si3N4、纳米SiC投入搅拌釜，高速搅拌一定时间，沉降、过滤及性能检测，得浓缩液。其中所加入的纳米粒子中，AlN的重量百分含量为90％-100％，纳米Si3N4的重量百分含量为0-10％，纳米SiC的百分含量为0-10％。该浓缩液中加入到常规润滑油中后，纳米陶瓷颗粒占成品润滑油重量的百分比为0.00001％-5％。
纳米陶瓷润滑油：采用间隙调和法制备。把纳米陶瓷浓缩液和常规润滑油依次或同时加入到调和罐中，进行脉冲气动调和或者搅拌调和。在此常规润滑油包括：符合美国石油学会(API)的汽油机油SE、SF、SG、SH、SJ、SL和SM级别的不同黏度级别的润滑油；符合美国石油学会(API)的柴油机油CD、CF-4、CG-4、CH-4、CI-4和CJ-4级别的不同黏度级别的润滑油；符合国际润滑剂标准化及审核委员会(ILSAC)的GF-1、GF-2、GF-3和GF-4级别的不同黏度级别的润滑油。该常规润滑油的基础油包括：矿物油、聚α-烯烃(PAO)、二元酸酯、新基多元醇酯中的一种或几种。
根据市场的需要，申请人推出了一系列的纳米润滑油产品，其中汽油机油分别满足美国石油学会(API)的汽油机油SG、SH、SJ、SL和SM级别；柴油机油分别满足美国石油学会(API)的柴油机油CG-4、CH-4、CI-4和CJ-4级别；节能产品满足国际润滑剂标准化及审核委员会(ILSAC)的GF-3和GF-4级别。
本发明的优点：表1、表2和表3列出了纳米陶瓷机油其中一种产品SJ 15W-40与国内一种(a)SL 5W-40、国际一种(b)SL/CF 10W-40两种知名润滑油的性能比较数据
          表1  纳米陶瓷机油与其他油品的极压性和抗磨性对比(四球试验机)
  试验油品   PB/N   Pd1.0/N   Pd2.0/N   WSD30 392/mm
  纳米陶瓷机油SJ 15W-40   1323   1332.8   1568   0.36
  (a)SL 5W-40   921.2   1038.8   1048.6   0.37
  (b)SL/CF 10W-40   891.8   891.8   901.6   0.65
表2  纳米陶瓷机油与其他油品的极压性对比(梯姆肯试验机)
  试验油品   OK值/N   摩擦系数μ
  纳米陶瓷机油SJ 15W-40   610.7   0.089
  (a)SL 5W-40   333.6   0.091
  (b)SL/CF 10W-40   311.4   0.085
                          表3  14000公里实车对比试验
  摩擦部件分析   使用纳米陶瓷SJ 15W-40试验车   使用(a)SL 5W-40参比车
  圆度平均变化量/mm   0.001   0.005
  锥度平均变化量/mm   0.001   0.004
  连杆直径平均变化量/mm   0   0
  活塞裙部平均变化量/mm   0.002   0.003
  活塞环开口平均变化量/mm   0.010   0.010
  排气阀平均失重/g   0.072   0.115
  进气阀平均失重/g   0.097   0.163
  连杆轴瓦平均失重/g   0.040   0.058
在西安汽车产品质量监督检验站进行的发动机台架试验的测试中，使用康普顿纳米陶瓷机油SJ 15W-40，在发动机外特性的测定中，较市售SJ 15W-40功率增大1.6KW有效燃料消耗平均下降2.97％；在负荷特性测定中，较市售SJ 15W-40平均下降3.0％；在排放特性测定中，高怠速(1800r/min)工况下CO排放量较市售SJ 15W-40下降15.80％，HC排放下降11.1％，怠速(550r/min)工况下，CO排放较市售SJ 15W-40下降6.98％，HC排放量下降9.32％。
在济南汽车检测中心进行的柴油发动机台架试验的测试中，相对于参比油使用康普顿纳米陶瓷机油发动机油耗平均下降了0.81％，其HC、NOx、PM排放分别下降了13.9％、2.84％和4.42％。
根据以上对比试验可以看出，本发明“纳米陶瓷润滑油及其制造方法”所制备的纳米陶瓷润滑油具有很好的抗磨、减摩功能，与现有技术比较，使用纳米陶瓷机油可提高车辆的节能和环保性能。本发明所采用的技术路线以及采用的分散、调和设备简便易得，该产品可以大规模的工业化生产。
具体实施方式
纳米陶瓷机油SJ 15W-40的制备
将氮气保护下的纯度大于99％的平均粒度50nm的纳米AlN加入到含有分散剂的PAO6基础油中，常温下以线速度20m/s高速搅拌8小时，沉降24小时后，过滤得到纳米陶瓷颗粒浓缩液。将纳米陶瓷浓缩液按照纳米颗粒浓度的万分之一加入到盛有常规润滑油SJ 15W-40的调和罐中，50±5℃下脉冲气动调和1小时，过滤，检验合格后即可。此润滑油的典型指标如表4。
                表4  康普顿纳米陶瓷润滑油SJ 15W/40的典型理化指标
项目   康普顿纳米陶瓷机油SJ 15W-40   试验方法
  100℃运动粘度，mm2/s   15.61   GB/T265
  闪点(开口)，℃   224   GB/T3635
  倾点，℃   -30   GB/T3535
  -20℃动力粘度，mPa.S   1900   GB/T6538
  -25℃泵送粘度，mPa.S   5660   SH/T0562
  总碱值，mgKOH/g   7.90   SH/T0251
  酸值，mgKOH/g   2.00   GB/T264
  硫磷盐灰分，％   1.31   GB/T2433
泡沫性，mL/mL   24℃   5/0 GB/T12579
  93.5℃   10/0
  后24℃   5/0
  水分，％   痕迹   GB/T260
  沉淀物，％   0.006   GB/T511

Claims (8)

1、纳米陶瓷润滑油及其制造方法，纳米陶瓷润滑油含有常规润滑油的成分，其特征为在常规润滑油基础上添加了改性纳米陶瓷颗粒，纳米陶瓷颗粒的添加重量百分比为0.00001％-5％。
2、根据权利要求1所述，“改性纳米陶瓷颗粒”是指纳米AlN、纳米Si3N4、纳米SiC的混合物，其中纳米AlN的重量百分含量为90％-100％，纳米Si3N4的重量百分含量为0-10％纳米SiC的百分含量为0-10％。
3、根据权利要求1或2所述，“改性纳米陶瓷颗粒”的平均粒度为10-90nm。
4、根据权利要求1所述，“常规润滑油”包括：以矿物油、聚α-烯烃(PAO)、二元酸酯、新基多元醇酯中的一种或几种为基础油的润滑油。
5、根据权利要求1或4所述，“常规润滑油”包括：符合美国石油学会(API)的汽油机油SE、SF、SG、SH、SJ、SL和SM级别的不同黏度级别的润滑油；符合美国石油学会(API)的柴油机油CD、CF-4、CG-4、CH-4、CI-4和CJ-4级别的不同黏度级别的润滑油；符合国际润滑剂标准化及审核委员会(ILSAC)的GF-1、GF-2、GF-3和GF-4级别的不同黏度级别的润滑油。
6、纳米陶瓷润滑油及其制造方法，纳米陶瓷润滑油的制造方法为间隙调和法：把纳米陶瓷浓缩液和常规润滑油依次或同时加入到调和罐中，进行脉冲气动调和或者搅拌调和。
7、根据权利要求6所述，“纳米陶瓷浓缩液”的制造方法为预分散法：待搅拌釜中的分散剂充分溶解在基础油中，将惰性气体保护下的纳米AlN，或者纳米AlN与纳米Si3N4、纳米SiC其中的一种或两种投入搅拌釜，高速搅拌后，沉降、过滤，得浓缩液。
8、根据权利要求7所述，“基础油”包括矿物油、聚α-烯烃(PAO)、二元酸酯、新基多元醇酯中的一种或几种。
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