CN101284954B - 一种固体润滑添加剂材料及制备方法 - Google Patents

一种固体润滑添加剂材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种固体润滑添加剂材料及制备方法，属于无机功能材料领域，其特征在于将NaOH、KOH或LiOH溶液，硅化合物，铝化合物、硼化合物、钙化合物或镁化合物，C8-C18双长链烷烃基季铵盐和H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在30-150℃的烘箱内反应5-240小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐材料。该制备方法原料易得，合成方法简单，容易实现工业化。层状有机柱撑硅酸盐材料具有较好的润滑能力，具有一定的经济效益和社会效益。

Description

一种固体润滑添加剂材料及制备方法
一、技术领域
本发明一种固体润滑添加剂材料，属于无机功能材料领域，具体来讲涉及一种采用水热合成法直接合成的作为固体润滑添加剂的层状有机柱撑硅酸盐材料的制备方法。
二、背景技术
机械零件的摩擦与磨损，使全球增加1/2～1/3的动力消耗。润滑技术作为减少摩擦副间摩擦和磨损的关键技术，在节能和减灾中发挥着重要作用。随着机械工业的发展，机器设备对润滑油的要求愈来愈高，单从炼制工艺提高润滑油质量已不能满足高速度、高负荷、大功率等苛刻条件的要求。固体润滑添加剂是现代润滑油的精髓，对减摩抗磨，提高机器性能发挥着越来越重要的作用。
本发明所述的层状有机柱撑硅酸盐，是以双长链季铵盐为模板剂直接水热合成，有机物位于无机物层间，层间距均匀的层状硅酸盐材料。
三、发明内容
本发明一种固体润滑添加剂材料及制备方法，目的在于公开一种能够用作固体润滑添加剂的由C8-C18双长链烷烃基季铵盐做为模板剂，水热合成层状有机柱撑硅酸盐材料及制备方法的技术方案。
本发明一种固体润滑添加剂材料，其特征在于：是一种具有润滑特性的，通过以C8-C18双长链烷烃基季铵盐为模板剂，硅化合物，铝化合物、硼化合物、钙化合物或镁化合物，在碱性条件下，通过水热合成方法，制备出的具有润滑特性的、具有层间距均匀特点的层状有机柱撑硅酸盐材料。
上述一种固体润滑添加剂材料的制备方法，是一种通过以C8-C18双长链烷烃基季铵盐为模板剂，硅化合物：硅溶胶、白炭黑、水玻璃或正硅酸乙酯，铝化合物、硼化合物、钙化合物或镁化合物，在碱性条件下，水热合成，制备出具有润滑特性的层间距均匀的层状有机柱撑硅酸盐材料的方法，该方法是按下列步骤进行的：
I.将碱溶液，硅化合物，铝化合物、硼化合物、钙化合物或镁化合物，C8-C18双长链烷烃基季铵盐和H2O，按照投料摩尔比为(0.5-3.5)Na2O、(0.5-3.5)K2O或(0.5-3.5)Li2O∶10.0硅化合物∶(0.0-1.0)铝化合物、(0.0-1.0)硼化合物、(0.0-1.0)钙化合物或(0.0-1.0)镁化合物∶(1.0-12.0)C8-C18双长链烷烃基季铵盐∶(200-700)H2O，加入到反应釜中，混合均匀；
II.将反应釜放在30-150℃的烘箱内5-240小时；
III.产物离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干。
上述的一种固体润滑添加剂材料的制备方法，其特征在于所述的碱溶液为NaOH、KOH或LiOH溶液；所述的硅化合物为硅溶胶、白炭黑、水玻璃或正硅酸乙酯；所述的铝化合物为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、偏铝酸钠或异丙醇铝。
本发明一种固体润滑添加剂材料的优点在于：
1、与传统的固体润滑添加剂石墨、二硫化钼相比，用水热法直接合成的层状硅酸盐材料，在层间距上，层状有机柱撑硅酸盐材料层间距大且层间距可根据所选用的双长链季铵盐的不同进行调控；在化学组成上，可根据润滑性能的需要，在合成中掺杂其它化学元素。与柱撑型层状二硅酸钠固体润滑添加剂材料相比较，本发明所述的层状有机柱撑硅酸盐是采用水热法直接合成，因此该材料更加经济、节能、环保。在使用中，硅酸盐还具有对金属表面缓蚀保护的功效。
2、原料易得，制备工艺简单，产品可控性强。
3、该产品具有良好的减摩、抗磨性能，能够用作固体润滑添加剂。
具体实施方式
实施方式1：
按照投料摩尔比为1.5Na2O∶10.0硅溶胶∶3.0双十六烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式2：
按照投料摩尔比为1.5K2O∶10.0硅溶胶∶6.0双十六烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式3：
按照投料摩尔比为2.5Li2O∶10.0硅溶胶∶10.0双十六烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式4：
按照投料摩尔比为1.0Na2O∶10.0硅溶胶∶8.0双十六烷基二甲基氯化铵∶600H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在30℃的烘箱内240小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式5：
按照投料摩尔比为3.5Na2O∶10.0硅溶胶∶12.0双十六烷基二甲基氯化铵∶200H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内5小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式6：
按照投料摩尔比为0.8Na2O∶10.0水玻璃∶3.0双十六烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式7：
按照投料摩尔比为3.0Na2O∶10.0正硅酸乙酯∶10.0双十六烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在100℃的烘箱内120小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式8：
按照投料摩尔比为3.5Na2O∶10.0白炭黑∶12.0双十六烷基二甲基氯化铵∶600H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在30℃的烘箱内240小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式9：
按照投料摩尔比为0.8Na2O∶10.0硅溶胶∶0.5偏铝酸钠∶12.0双十六烷基二甲基氯化铵∶700H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式10：
按照投料摩尔比为1.5K2O∶10.0硅溶胶∶1.0硫酸铝∶6.0双十六烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内120小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式11：
按照投料摩尔比为1.5Na2O∶10.0硅溶胶∶0.6异丙醇铝∶12.0双十六烷基二甲基氯化铵∶700H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内120小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式12：
按照投料摩尔比为2.5Na2O∶10.0硅溶胶∶0.5硝酸铝∶6.0双十六烷基二甲基氯化铵∶600H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式13：
按照投料摩尔比为3.0Na2O∶10.0硅溶胶∶0.5氯化铝∶6.0双十六烷基二甲基氯化铵∶600H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式14：
按照投料摩尔比为3.0Na2O∶10.0硅溶胶∶0.5硼酸∶8.0双十六烷基二甲基氯化铵∶600H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式15：
按照投料摩尔比为3.0Na2O∶10.0硅溶胶∶0.5氯化钙∶8.0双十六烷基二甲基氯化铵∶600H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式16：
按照投料摩尔比为3.0Na2O∶10.0硅溶胶∶0.5氯化镁∶8.0双十六烷基二甲基氯化铵∶600H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式17：
按照投料摩尔比为2.5Na2O∶10.0硅溶胶∶3.0双十烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在100℃的烘箱内120小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式18：
按照投料摩尔比为2.5Na2O∶10.0硅溶胶∶3.0双十八烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式19：
按照投料摩尔比为2.5Na2O∶10.0硅溶胶∶3.0双十二烷基二甲基氯化铵∶400H2O，加入到反应釜中，混合均匀，将反应釜放在150℃的烘箱内72小时，离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干，得到层状有机柱撑硅酸盐产品。
实施方式20：
在00#锂基脂中加入实施例1中以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂所制备的层状有机柱撑硅酸盐作为固体润滑添加剂。所制备的复合润滑剂，摩擦系数f值降低。抗磨指标PB提高。
 100SN基础油+1％以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂制备的层状有机柱撑硅酸盐   100SN基础油
  PB(N)  510   392
实施方式21：
在00#锂基脂中加入实施例14中以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂，加入硼酸所制备的层状有机柱撑硅酸盐作为固体润滑添加剂。所制备的复合润滑剂，摩擦系数f值降低。抗磨指标PB提高。
 00号锂基脂+2％以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂+硼酸制备的层状有机柱撑硅酸盐   100SN基础油
  PB(N)  470   392
实施方式22：
在00#锂基脂中加入实施例17中所制备的双十烷基二甲基氯化铵为模板剂所制备的层状有机柱撑硅酸盐作为固体润滑添加剂。所制备的复合润滑剂，摩擦系数f值降低。抗磨指标PB提高。
  00号锂基脂+2％双十烷基二甲基氯化铵为模板剂所制备的层状有机柱撑硅酸盐   100SN基础油
  PB(N)   598   392
实施方式23：
在00#锂基脂中加入实施例16中以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂，加入氯化镁所制备的层状有机柱撑硅酸盐作为固体润滑添加剂。所制备的复合润滑剂，摩擦系数f值降低。抗磨指标PB提高。
 00号锂基脂+2％以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂+氯化镁制备的层状有机柱撑硅酸盐   100SN基础油
  PB(N)  510   392
实施方式24：
在00#锂基脂中加入实施例10中以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂，加入硫酸铝所制备的层状有机柱撑硅酸盐作为固体润滑添加剂。所制备的复合润滑剂，摩擦系数f值降低。抗磨指标PB提高。
 00号锂基脂+2％以双十六烷基二甲基氯化铵为模板剂+硫酸铝制备的层状有机柱撑硅酸盐   100SN基础油
  PB(N)  549   392

Claims (3)

1.一种固体润滑添加剂材料，其特征在于：是一种具有润滑特性的，通过以C8-C18双长链烷烃基季铵盐为模板剂，硅化合物，铝化合物、硼化合物、钙化合物或镁化合物，在碱性条件下，通过水热合成方法，制备出具有润滑特性、具有层间距均匀特点的层状有机柱撑硅酸盐材料。
2.权利要求1所述一种固体润滑添加剂材料的制备方法，是一种通过以C8-C18双长链烷烃基季铵盐为模板剂，硅化合物：硅溶胶、白炭黑、水玻璃或正硅酸乙酯，铝化合物、硼化合物、钙化合物或镁化合物，在碱性条件下，水热合成，制备出具有润滑特性的层间距均匀的层状有机柱撑硅酸盐材料的方法，该方法是按下列步骤进行的：
I.将Na2O、K2O或Li2O，硅化合物，铝化合物、硼化合物、钙化合物或镁化合物，C8-C18双长链烷烃基季铵盐和H2O，按照投料摩尔比为0.5-3.5Na2O、0.5-3.5K2O或0.5-3.5Li2O：10.0硅化合物：0.0-1.0铝化合物、0.0-1.0硼化合物、0.0-1.0钙化合物或0.0-1.0镁化合物：1.0-12.0C8-C18双长链烷烃基季铵盐：200-700H2O，加入到反应釜中，混合均匀；
II.将反应釜放在30-150℃的烘箱内5-240小时；
III.产物离心分离，用水洗涤，固体物质在室温风干。
3.按照权利要求2所述的一种固体润滑添加剂材料的制备方法，其特征在于所述的硅化合物为硅溶胶、白炭黑、水玻璃或正硅酸乙酯；所述的铝化合物为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、偏铝酸钠或异丙醇铝。 
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