CN101338244A - 纳米颗粒添加剂和含有该纳米颗粒添加剂的润滑剂配制料 - Google Patents

纳米颗粒添加剂和含有该纳米颗粒添加剂的润滑剂配制料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了减小润滑表面附近的摩擦系数的方法以及减小润滑表面之间的摩擦系数的润滑剂组合物。该方法包括提供一定量的分散于含有润滑粘度的基础油的充分配制的润滑剂组合物中的含金属的纳米颗粒，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度。含有含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物被施用于所要润滑的表面上。

Description

纳米颗粒添加剂和含有该纳米颗粒添加剂的润滑剂配制料
技术领域
本文所述的实施方案涉及使用含有纳米颗粒的充分配制的润滑剂摩擦改良和减磨的方法。尤其，在润滑剂配制料中使用油溶性纳米球形组分来减小其摩擦系数和用作它的减磨剂。
背景技术
润滑剂可以是液体、膏料或固体，其中液体润滑剂最常使用。润滑油在汽车发动机、传动装置、轴承、齿轮、工业齿轮和其它机械中用于减小摩擦和磨损以及提高提高燃料经济性。许多组分，包括、但不限于分散剂、洗涤剂、摩擦改良剂、抗磨剂、抗氧化剂和抗腐蚀剂通常存在于充分配制的润滑油中。对于许多润滑剂应用来说，粘度指数改进剂还可以作为主组分包括。
随着能源资源耗竭和更严格的环境法规被采纳，对提高车辆的燃料经济性和减少车辆废气的排放的需求加大。目前，将有机摩擦改良剂加入到润滑油中以提高燃料经济性。然而，用有机摩擦改良剂可获得的燃料经济性的水平很有限。因此，需要改进燃料经济性的替代方法。
提高燃料经济性的一种方法是提供较低粘度等级润滑油。虽然提供较低粘度润滑油可以显著提高燃料经济性，但这种润滑油还可以增加磨损。磨损可以通过使用抗磨剂例如二烷基二硫代磷酸锌(ZDTP)来部分减低。然而，ZDDP含有磷，其分解产物可以对排放控制的汽车催化剂体系具有有害影响。因此，对减小摩擦和磨损而不有害影响排放控制体系和不进一步消耗稀有的自然资源的方法存在着日益增长的需求。
发明内容
鉴于以上所述，本文所述的示例性实施方案提供了减小润滑表面之间的摩擦系数和磨损的方法。该方法包括提供一定量的分散于含有润滑粘度的基础油的充分配制的润滑剂组合物中的含金属的纳米颗粒。该纳米颗粒具有化学式(Aa)m(Bb)nXx，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度。含有含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物施用于所要润滑的表面上。
在另一个实施方案中，提供了在含有润滑剂组合物的发动机的操作期间减小发动机润滑剂组合物的摩擦系数的方法。该方法包括让发动机部件与含有润滑粘度的基础油和一定量的含金属的纳米颗粒的充分配制的润滑剂组合物接触，所述一定量足以将摩擦系数减小到低于缺乏含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物的摩擦系数。该纳米颗粒具有化学式(Aa)m(Bb)nXx，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0。润滑剂组合物中的纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度。
本公开的另一个实施方案提供了使用润滑油减小活动部件之间的磨损的方法。该方法包括使用含有基础油和与包括减磨剂的润滑油添加剂预配料的润滑剂组合物作为一个或多个活动部件的润滑油。该减磨剂由分散的含金属的纳米颗粒组成，其中润滑剂组合物中的纳米颗粒的量为总润滑剂组合物的至多大约5wt％。该含金属的纳米颗粒具有化学式(Aa)m(Bb)nXx，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0。
本公开的另一个实施方案提供了润滑剂组合物，其含有润滑粘度的基础油和分散于该基础油中的界面摩擦减低量的含金属的纳米颗粒。该含金属的纳米颗粒具有化学式(Aa)m(Bb)nXx，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0。该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度，并且有效将润滑金属表面之间的界面摩擦系数减小至低于缺乏含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物的润滑金属表面之间的界面摩擦系数以下。
本公开的又一个实施方案提供了由胺和有机酸的乙酸铈溶液获得的可分散于油的氧化铈纳米颗粒。该乙酸铈溶液用高频电磁辐射源照射，以提供具有大约1到大约10纳米的基本上均匀粒度的可分散于油的纳米颗粒。
如以上所简要描述的，本公开的实施方案提供了可以显著改进润滑剂组合物的摩擦系数和可以减低较低粘度润滑剂组合物的磨损的独特的成品润滑剂组合物。含有含金属的纳米颗粒的添加剂预配料(package)可以与施用于活动部件之间的表面的油质液体混合。在其它应用中，含有含金属的纳米颗粒的添加剂预配料可以在充分配制的润滑剂组合物中提供。
本文所述的方法和组合物还可以适合于减少用本文所述的润滑剂组合物润滑的发动机的CO和烃类(HC)的排放。众所周知，某些金属可以用于改进燃料的燃烧效率。例如，润滑剂的含金属的纳米颗粒可以通过在活塞环的周围漏出而进入燃烧室，从而提供适合于改进燃料燃烧的催化源，而不用将金属化合物直接加入到该燃料中。本文所述方法的其它特征和优点可以通过参考以下详细说明而了解，该详细说明用于举例说明示例性实施方案的各个方面，而不是限制本文所述的实施方案。
应该理解的是，以上一般性说明和以下详细说明仅仅是示例和解释性的，目的是提供所公开和要求的实施方案的进一步解释。短语“具有某化学式”不是用来限制本文所述的纳米颗粒或纳米合金颗粒。该化学式是为了简化的目的而给出，表示单-、二-、三-、四-和多金属纳米颗粒。
更具体地，本发明涉及以下的内容：
1、减低润滑表面邻近的摩擦系数的方法，包括提供一定量的分散于含有润滑粘度的基础油的充分配制的润滑剂组合物中的含金属的纳米颗粒，以及将含有该含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物施用于所要润滑的表面上，其中该纳米颗粒用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度。
2、如1所述的方法，其中该润滑表面包括发动机驱动组。
3、如1所述的方法，其中该润滑表面包括内燃机的内表面或组件。
4、如1所述的方法，其中该润滑表面包括压燃式发动机的内表面或组件。
5、如1所述的方法，其中在充分配制的润滑剂组合物中的含金属的纳米颗粒的量为至多大约5wt％。
6、如1所述的方法，其中在充分配制的润滑剂组合物中的含金属的纳米颗粒的量为大约0.1到大约2wt％。
7、如1所述的方法，其中A和B各自选自周期表的1A、2A、3A、4A、5A和6A族金属，过渡金属，镧系元素，锕系元素和它们的混合物。
8、如1所述的方法，其中含金属的纳米颗粒包括球形的氧化铈纳米颗粒。
9、在含有润滑剂组合物的发动机的操作期间减小发动机润滑剂组合物的摩擦系数的方法，包括让发动机部件与含有润滑粘度的基础油和一定量的含金属的纳米颗粒的充分配制的润滑剂组合物接触，所述一定量足以将摩擦系数减小到低于缺乏含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物的摩擦系数，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度，并且该纳米颗粒用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0。
10、如9所述的方法，其中该发动机包括重役柴油发动机。
11、如9所述的方法，其中充分配制的润滑剂组合物中的氧化铈纳米颗粒的量为至多大约5wt％。
12、如9所述的方法，其中在充分配制的润滑剂组合物中的所述氧化铈纳米颗粒的量为大约0.1到大约2wt％。
13、如9所述的方法，其中A和B各自选自周期表的1A、2A、3A、4A、5A和6A族金属，过渡金属，镧系元素，锕系元素和它们的混合物。
14、使用润滑油减小活动部件之间的磨损的方法，该方法包括使用含有基础油和与包括减磨剂的润滑油添加剂预配料的润滑剂组合物作为一个或多个活动部件的润滑油，其中该减磨剂包括用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示的分散的含金属的纳米颗粒，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0，其中润滑剂组合物中的纳米颗粒的量为总润滑剂组合物的至多大约5wt％。
15、如14所述的方法，其中活动部件包括发动机的活动部件。
16、如15所述的方法，其中该发动机选自压燃式发动机和火花点燃式发动机。
17、如15所述的方法，其中该发动机包括具有曲轴箱的内燃机，该润滑油包括存在于发动机的曲轴箱内的曲轴用油。
18、如14所述的方法，其中该润滑油包括存在于含有发动机的车辆的驱动组中的驱动组润滑油。
19、如14所述的方法，其中该减磨剂以大约0.1到大约5wt％的量存在于润滑剂组合物中。
20、如14所述的方法，其中该减磨剂具有大约1到大约10纳米的平均粒度。
21、润滑剂组合物，其含有润滑粘度的基础油和分散于该基础油中的界面摩擦减低量的自分散含金属的纳米颗粒，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度，并且用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0，其中该含金属的纳米颗粒有效将润滑金属表面之间的界面摩擦系数减小至低于缺乏含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物的润滑金属表面之间的界面摩擦系数以下。
22、如21所述的润滑剂组合物，其中分散于基础油中的该含金属的纳米颗粒的量为至多大约5wt％。
23、如21所述的润滑剂组合物，其中分散于基础油中的该含金属的纳米颗粒的量为大约0.1到大约2wt％。
24、如21所述的润滑剂组合物，其中该含金属的纳米颗粒包括球形的氧化铈纳米颗粒。
25、由胺和有机酸的乙酸铈溶液获得的油可分散氧化铈纳米颗粒，其中该溶液用高频电磁辐射源照射，以提供具有大约1到大约10纳米的基本上均匀的粒度的油可分散纳米颗粒。
26、如25所述的油可分散氧化铈纳米颗粒，其中该纳米颗粒具有选自方形板和球形纳米颗粒中的形状。
27、如25所述的油可分散氧化铈纳米颗粒，其中该有机酸包括含有大约10到大约26个碳原子的不饱和脂肪酸。
28、如25所述的油可分散氧化铈纳米颗粒，其中该胺包括含有大约3到大约24个碳原子的不饱和烃基胺。
29、如25所述的油可分散氧化铈纳米颗粒，其中乙酸铈溶液中的胺与有机酸的摩尔比为大约1∶1到大约3∶1。
30、如29所述的油可分散氧化铈纳米颗粒，其中乙酸铈溶液中的胺与乙酸铈的摩尔比为大约5∶1到大约10∶1。
附图说明
图1是根据本公开的第一实施方案的纳米合金颗粒的X射线衍射图；
图2是根据本公开的第一实施方案的纳米合金颗粒的显微照片；
图3是根据本公开的第二实施方案的纳米合金颗粒的X射线衍射图；
图4是根据本公开的第二实施方案的纳米合金颗粒的显微照片；
图5是根据本公开的第三实施方案的纳米合金颗粒的X射线衍射图；
图6是根据本公开的第三实施方案的纳米合金颗粒的显微照片。
实施方案的详细描述
对于本公开来说，术语“烃可溶的”、“可油溶的”或“可分散的”不是用来表示化合物在所有比例下在烃化合物或油中可溶、可混溶或能够悬浮于烃化合物或油中。然而，这意味着它们例如在油中可溶或可稳定分散，达到在使用油的环境中足以发挥它们的预期效应的程度。而且，另外引入其它添加剂还可以允许引入更高水平的特定添加剂，如果需要的话。术语“自分散”或“可自分散的”意味着颗粒可以分散于烃材料中，无需使用附加分散剂。
本文所使用的“烃”是指含有各种组合的碳、氢和/或氧的任何化合物。术语“烃基”是指其碳原子直接连接于分子剩余部分并且具有占主导的烃性质的基团。烃基的实例包括：
(1)烃取代基，即，脂族(例如链烷基或链烯基)，脂环族(例如环烷基、环烯基)取代基，以及芳族-，脂族-和脂环族-取代的芳族取代基，以及环状取代基，其中该环通过分子的另一部分来完成(例如，两个取代基一起形成脂环族基团)；
(2)取代的烃基，即，含有非烃基团的取代基，对于本说明书来说，该非烃取代基不改变占主导的烃取代基(例如卤素(尤其氯和氟)，羟基，烷氧基，巯基，烷基巯基，硝基，亚硝基和硫氧基(sulfoxy))；
(3)杂取代基，即，虽然具有占主导的烃性质，但在本说明书的意义上还在由碳原子组成的环或链中含有非碳原子的取代基。杂原子包括硫，氧，氮，并且包括诸如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基之类的取代基。一般，该烃基中的每10个碳原子存在不超过2个，优选不超过1个非烃取代基；典型地，在该烃基中没有非烃取代基。
本文所述的含金属的纳米颗粒具有基本上均匀的尺寸和形状，可以用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0。本文所述的金属纳米颗粒不限于一种或两种金属硫化物或氧化物，而是在该式中可以包括其它金属作为合金剂或掺杂剂。
在上式中，含金属的纳米颗粒的A和B可以选自周期表的1A、2A、3A、4A、5A和6A族，过渡金属，镧系元素，锕系元素和它们的混合物。代表性金属包括、但不限于钛、锆、铪、钍、锗、锡、铌、钽、钼、钨、铀、铈、稀土金属、铜、铍、锌、镉、汞、铝、钇、镓、铟、镧、锰、铁、钴、镍、钙、镁、锶和钡。
本文所述的含金属的纳米颗粒可以是均匀球形的、板状的或棒状的，通常具有基本上均匀的小于50纳米的粒度。例如，纳米颗粒可以具有大约1到大约30纳米的均匀粒度。其它均匀粒度可以是大约2到大约10纳米。又一些其它均匀粒度可以是大约3到大约6纳米。
根据本文所述的示例性实施方案，含金属的纳米颗粒可以通过相对简单的方法来制备。该方法主要是两步法，包括将一种或多种金属有机化合物与烃基组分合并以提供金属有机化合物在烃基组分中的溶液。然后用高频电磁辐射源照射该金属有机化合物的溶液以提供稳定的含金属的纳米颗粒。在一些实施方案中，纳米颗粒是自分散纳米颗粒。
在该方法的第一步中，将一种或多种金属有机化合物溶于与油和烃溶剂相容的烃基组分中。适合的烃基组分是胺或胺和有机酸的混合物。该胺可以是具有大约3到大约24个碳原子的饱和或不饱和的烃基胺。适合的烃基胺包括、但不限于式RNH2的胺，其中R式具有3-24个碳原子的不饱和烃基。R的适合范围是10-20个碳原子。R可以是脂族或环脂族的饱和或不饱和烃基。可以使用的典型的不饱和烃基胺包括十六烷基胺，油胺，烯丙基胺，糠胺等。
当使用时，有机酸可以选自含有大约10到大约26个碳原子的不饱和脂肪酸。适合的有机酸包括、但不限于油酸，芥酸，棕榈油酸，肉豆蔻烯酸，亚油酸，亚麻酸，桐酸，花生四烯酸和/或蓖麻油酸。还可以使用由天然脂肪和油获得的脂肪酸混合物和馏分，例如花生油脂肪酸，鱼油脂肪酸，菜籽油脂肪酸，蓖麻油酸脂肪酸，蓖麻油脂肪酸，蓖麻子油脂肪酸，菜油脂肪酸，大豆油脂肪酸，向日葵油脂肪酸，红花油脂肪酸和妥尔油脂肪酸。
金属有机化合物溶液可以含有大约1∶1到大约3∶1的胺∶酸的胺与有机酸的摩尔比。同样，该溶液可以含有大约5∶1到大约10∶1的胺与金属有机化合物的摩尔比。
在烃基组分中形成金属有机化合物的溶液之后，该溶液可以在高温下加热一定时间以除去任何水或结晶和/或形成透明溶液。因此，该溶液可以在大约50到大约150℃的温度下加热和保持大约1分钟到大约50分钟的时间，取决于反应混合物的规模。大量的金属有机化合物溶液可需要更长的加热时间，而更少体积可需要更短的加热时间。
在加热该溶液时，获得了金属有机化合物在烃基组分中的基本上透明的溶液。然后使用高频电磁辐射源将该透明溶液照射一段时间，以提供在烃基组分中的稳定化的含金属的纳米颗粒。适合的高频电子辐射源是提供波长大约1毫米到大约1米(分别对应于从大约300GHz到大约300MHz的频率)的电磁辐射的微波辐射源。电磁辐射的更适合的频率范围是大约0.4GHz到大约40GHz。尤其适合的频率范围是大约0.7GHz到大约24GHz。照射步骤可以进行大约10秒到大约50分钟的时间，取决于存在于反应混合物中的反应剂的量。
不受理论考虑的制约，据信，溶液的照射快速分解金属有机化合物，形成金属离子，然后与烃基组分配合，形成烃基组分稳定或涂布的均匀分散的含金属的纳米颗粒。还认为，由于溶剂和反应剂介电常数的差异，使用微波辐射导致选择性介电加热，这提供了增强的反应速率。因此，用上述方法形成含金属的纳米颗粒是极快的，能够短期内大规模生产纳米颗粒。因为使用微波辐射，反应混合物中的热梯度被最小化，从而产生基本上均匀的加热效应并且降低了规模扩大至工业量的纳米颗粒产物所需的复杂性。
微波加热能够加热目标化合物，而不用加热整个反应容器或油浴，从而节约时间和能量。微波辐射激发导致了在外电场内排列其偶极子的分子。由分子重取向所提供的在具有电场激发的相内的强烈搅拌引起了强烈的内部加热。
在照射步骤后，稳定化的分散体可以用醇洗涤，从而除去保留在纳米颗粒的稳定化分散体中的任何游离酸或胺。可以用于洗涤稳定化的含金属的纳米颗粒的醇可以选自C1-C4醇。尤其适合的醇是乙醇。
用上述方法生产的含金属的纳米颗粒的粒度和形状取决于烃基组分的量，以及用于提供可分散的含金属的纳米颗粒的加热时间。
含金属的纳米颗粒的粒度可以通过使用TEM(透射式电子显微镜检查)检查颗粒样品，目测评价粒度和由此计算平均粒度来确定。由于非常细的颗粒附聚或粘着在一起，颗粒可以具有不同粒度。然而，用上述方法生产的颗粒通常是具有基本上在1到10纳米范围内的均匀粒度的结晶纳米颗粒。
在一个示例性实施方案中，可以制备具有球形或板状形状和大约1到大约10纳米的平均粒度的氧化铈纳米颗粒。通过让乙酸铈和/或乙酰丙酮酸锌与脂肪酸和脂肪酸胺在加热下反应，以提供可分散于烃溶剂中的纳米颗粒级氧化铈晶体，从而可以将纳米颗粒分散于基础油中。为了形成氧化铈纳米颗粒，将乙酸铈、脂肪酸和脂肪酸胺的反应混合物加热到大约100到大约120℃的温度，保持大约10分钟，以提供不含水的透明溶液。接下来，将该溶液用微波照射大约10到大约15分钟，以提供氧化铈纳米颗粒、脂肪酸胺和脂肪酸的稳定化混合物。该稳定化混合物可以用醇洗涤，以除去任何游离胺，并在真空中干燥，获得氧化铈的可分散的纳米颗粒。
在另一个实施方案中，含金属的纳米颗粒含有足量的涂料，以提供该颗粒在烃溶剂中的溶解性。该涂料被认为与含金属的纳米颗粒的表面结合或连接，使得分解该纳米颗粒需要用大量的能量。纳米颗粒上的涂料量可以是用上述方法制备的纳米颗粒的总重量的大约5到大约20wt％，这通过热重量分析技术来测定。
将上述含金属的纳米颗粒有利地引入到燃料和润滑组合物中。因此，含金属的纳米颗粒可以直接加入到成品燃料或润滑油组合物中。然而，在一个实施方案中，含金属的纳米颗粒用基本上惰性的正常液体有机稀释剂例如矿物油、合成油(例如二羧酸的酯)、石脑油、烷基化(例如C10-C13烷基)苯、甲苯或二甲苯稀释，以形成添加剂浓缩物。该添加剂浓缩物可以含有大约0到大约99wt％的稀释剂油和含金属的纳米颗粒。
在润滑油配制料的制备中，通常的做法是在烃油例如矿物润滑油或其它适合溶剂中引入1-99wt％活性成分浓缩物形式的添加剂浓缩物。通常，这些浓缩物可以加入到含0.01-50重量份的润滑油/重量份的DI预配料的具有分散剂/抑制剂(DI)添加剂预配料和粘度指数(VI)改进剂的润滑油中，以形成成品润滑剂，例如曲轴箱发动机润滑油。适合的DI预配料例如在US专利Nos.5,204,012和6,034,040中有述。在DI添加剂预配料中包括的添加剂类型是洗涤剂、分散剂、抗磨剂、摩擦改良剂、密封溶胀剂、抗氧化剂、泡沫抑制剂、润滑剂、防锈剂、腐蚀抑制剂、破乳剂、粘度指数改进剂等。这些组分的几种是本领域技术人员所公知的，并且以常规量与本文所述的添加剂和组合物一起使用。
用上述含金属的纳米颗粒制备的润滑剂组合物用于许多应用。对于压燃式发动机和火花点燃式发动机，优选的是，润滑剂组合物满足或超过所公布的API-CI-4或GF-4标准。符合上述API-CI-4或GF-4标准的润滑剂组合物包括基础油、DI添加剂预配料和/或VI改进剂，以提供充分配制的润滑剂。用于根据本公开的润滑剂的基础油是选自天然润滑油、合成润滑油和它们的混合物中的润滑粘度的油。这种基础油包括通常用作火花点燃式和压燃式内燃机如汽车和卡车发动机、船舶和铁路柴油机等的曲轴箱润滑油的那些。
上述含金属的纳米颗粒可以在充分配制的汽车传动液、充分配制的曲轴箱流体、充分配制的重役齿轮液等中使用。这种纳米颗粒可以有效降低摩擦系数和磨损。
纳米颗粒可以至多大约5wt％的量存在于充分配制的润滑剂组合物中。作为另一个例子，纳米颗粒可以大约0.1到大约5wt％的量存在于充分配制的润滑剂组合物中，作为另一个例子，纳米颗粒可以大约0.5到大约2wt％的量存在于充分配制的润滑剂组合物中。
分散剂组分
在DI包装物中含有的分散剂包括、但不限于，具有能够与所要分散的含金属的纳米颗粒结合的官能团的油溶性聚合物烃骨架。通常，分散剂包括通常经由桥基连接于聚合物骨架的胺、醇、酰胺或酯极性结构部分。分散剂可以选自如在US专利Nos.3,697,574和3,736,357中所述的曼尼希分散剂；如在US专利Nos.4,234,435和4,636,322中所述的无灰丁二酰亚胺分散剂；如在US专利Nos.3,219,666，3,565,804和5,633,326中所述的胺分散剂；如在US专利Nos.5,936,041，5,643,859和5,627,259中所述的Koch分散剂；以及如在US专利Nos.5,851,965；5,853,434和5,792,729中所述的聚亚烷基丁二酰亚胺分散剂。
氧化抑制剂组分
氧化抑制剂或抗氧化剂降低基本原料在使用中劣化的倾向性，该劣化可以通过沉积在金属表面上的氧化产物例如淤泥和清漆样沉积物和成品润滑剂的粘度增高来证明。这种氧化抑制剂包括位阻酚，硫化位阻酚，具有C5-C12烷基侧链的烷基苯酚硫酯的碱土金属盐，硫化烷基酚类，硫化或非硫化烷基酚的金属盐，例如，壬基酚硫化钙，无灰油溶性酚盐和硫化酚盐，硫磷化或硫化烃类，含磷的酯，硫代氨基甲酸金属盐和如在US专利No.4,867,890中所述的油溶性铜化合物。
可以使用的其它抗氧化剂包括位阻酚和二芳基胺，烷基化吩噻嗪，硫化物和无灰二烷基二硫代氨基甲酸酯(dialkyldithiocarbamates)。位阻酚的非限制性实例包括、但不限于2，6-二叔丁基苯酚，2，6-二叔丁基甲基苯酚，4-乙基-2，6-二叔丁基苯酚，4-丙基-2，6-二叔丁基苯酚，4-丁基-2，6-二叔丁基苯酚，4-戊基-2，6-二叔丁基苯酚，4-己基-2，6-二叔丁基苯酚，4-庚基-2，6-二叔丁基苯酚，4-(2-乙基己基)-2，6-二叔丁基苯酚，4-辛基-2，6-二叔丁基苯酚，4-壬基-2，6-二叔丁基苯酚，4-癸基-2，6-二叔丁基苯酚，4-十一烷基-2，6-二叔丁基苯酚，4-十二烷基-2，6-二叔丁基苯酚，亚甲基桥连的位阻酚，包括、但不限于4，4-亚甲基双(6-叔丁基-邻甲酚)，4，4-亚甲基双(2-叔戊基-邻甲酚)，2，2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，4，4-亚甲基-双(2，6-二叔丁基苯酚)和它们的混合物，如在US公开No.2004/0266630中所述。
二芳基胺抗氧化剂包括、但不限于具有以下化学式的二芳基胺：
Figure A20071012639300151
其中R’和R”各自独立地表示具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基。芳基取代基的实例包括脂族烃基，例如具有1-30个碳原子的烷基，羟基，卤素基团，羧酸或酯基，或硝基。
该芳基优选是取代或未取代的苯基或萘基，尤其其中一个或两个芳基被至少一个具有4-30个碳原子，优选4-18个碳原子，最优选4-9个碳原子的烷基取代。理想的是，该一个或两个芳基是取代的，例如单烷基化二苯基胺，二烷基化二苯基胺，或单-和二-烷基化二苯基胺的混合物。
二芳基胺可以具有在分子中含一个以上氮原子的结构。因此，该二芳基胺可以含有至少两个氮原子，其中至少一个氮原子连接有两个芳基，例如在具有仲胺氮原子的各种二胺的情况下，以及在氮原子之一上具有两个芳基。
可以使用的二芳基胺的实例包括、但不限于：二苯基胺；各种烷基化二苯基胺；3-羟基二苯基胺；N-苯基-1，2-亚苯基二胺；N-苯基-1，4-亚苯基二胺；单丁基二苯基胺；二丁基二苯基胺；单辛基二苯基胺；二辛基二苯基胺；单壬基二苯基胺；二壬基二苯基胺；单十四烷基二苯基胺；双十四烷基二苯基胺；苯基-α-萘胺；单辛基苯基-α-萘胺；苯基-β-萘胺；单庚基二苯基胺；二庚基二苯基胺；对位取向的苯乙烯化二苯基胺；混合丁基辛基二苯基胺；以及混合辛基苯乙烯基二苯基胺。
另一类的胺抗氧化剂包括具有以下化学式的吩噻嗪或烷基化吩噻嗪：
Figure A20071012639300161
其中R1是线性或支化C1-C24烷基、芳基、杂烷基或烷芳基，R2是氢或线性或支化C1-C24烷基、杂烷基或烷芳基。烷基化吩噻嗪可以选自单十四烷基吩噻嗪，双十四烷基吩噻嗪，单癸基吩噻嗪，二癸基吩噻嗪，单壬基吩噻嗪，二壬基吩噻嗪，单辛基吩噻嗪，二辛基吩噻嗪，单丁基吩噻嗪，二丁基吩噻嗪，单苯乙烯基吩噻嗪，二苯乙烯基吩噻嗪，丁基辛基吩噻嗪和苯乙烯基辛基吩噻嗪。
含硫的抗氧化剂包括、但不限于以在它们的制备中所使用的烯烃的类型和抗氧化剂的最终硫含量为特征的硫化烯烃。高分子量烯烃，即，具有168-351g/mol的平均分子量的那些烯烃是优选的。可以使用的烯烃的实例包括α-烯烃，异构化α-烯烃，支化烯烃，环烯烃和它们的结合物。
α-烯烃包括、但不限于任何C4-C25α-烯烃。α-烯烃可以在硫化反应之前或在硫化反应期间异构化。还可以使用含有内部双键和/或支化的α-烯烃的结构和/或构象异构体。例如，异丁烯是α-烯烃1-丁烯的支化烯烃对应物。
可用于烯烃的硫化反应的硫源包括：元素硫，一氯化硫，二氯化硫，硫化钠，多硫化钠以及一起添加或在硫化方法的不同阶段添加的它们的混合物。
由于它们的不饱和键，不饱和油类还可以硫化，用作抗氧化剂。可以使用的油或脂肪的实例包括玉米油，低芥酸菜子油，棉籽铀，葡萄籽油，橄榄油，棕榈油，花生油，椰油，菜籽油，红花籽油，芝麻油，大豆油，向日葵油，牛油和它们的结合物。
输送给成品润滑剂的硫化烯烃或硫化脂肪油的量以硫化烯烃或脂肪油的硫含量和输送到成品润滑剂的所需硫含量为基础。例如，当以1.0wt％处理水平加入到成品润滑剂中时，含有20wt％硫的硫化脂肪油或烯烃将2000ppm的硫输送至成品润滑剂。当以1.0wt％处理水平加入到成品润滑剂中时，含有10wt％硫的硫化脂肪油或烯烃将1000ppm硫输送至成品润滑剂。希望以输送200-2000ppm硫至成品润滑剂的水平添加硫化烯烃或硫化脂肪油。上述胺、吩噻嗪和含硫的抗氧化剂例如在US专利No.6,599,865中有描述。
可以用作抗氧化剂添加剂的无灰二烷基二硫代氨基甲酸酯包括可溶于或可分散于添加剂预配料中的化合物。还希望，无灰二烷基二硫代氨基甲酸酯具有低挥发性，分子量大于250道尔顿，理想地，分子量大于400道尔顿。可以使用的无灰二硫代氨基甲酸酯的实例包括、但不限于亚甲基双(二烷基二硫代氨基甲酸酯)，亚乙基双(二烷基二硫代氨基甲酸酯)，异丁基二硫化-2，2’-双(二烷基二硫代氨基甲酸酯)，羟烷基取代的二烷基二硫代氨基甲酸酯，由不饱和化合物制备的二硫代氨基甲酸酯，由降冰片烯制备的二硫代氨基甲酸酯以及由环氧化物制备的二硫代氨基甲酸酯，其中二烷基二硫代氨基甲酸酯的烷基能够优选具有1-16个碳。可以使用的二烷基二硫代氨基甲酸酯的实例公开在以下专利中：US专利Nos.5,693,598；4,876,375；4,927,552；4,957,643；4,885,365；5,789,357；5,686,397；5,902,776；2,786,866；2,710,872；2,384,577；2,897,152；3,407,222；3,867,359和4,758,362。
无灰二硫代氨基甲酸酯的实例是：亚甲基双(二丁基二硫代氨基甲酸酯)，亚乙基双(二丁基二硫代氨基甲酸酯)，异丁基二硫化-2，2’-双(二丁基二硫代氨基甲酸酯)，N，N-二丁基-(二硫代氨基甲酰基)丁二酸二丁基酯，2-羟丙基二丁基二硫代氨基甲酸酯，(二丁基二硫代氨基甲酰基)乙酸丁酯和S-甲酯基(carbomethoxy)-乙基-N，N-二丁基二硫代氨基甲酸酯。最理想的无灰二硫代氨基甲酸酯是亚甲基双(二丁基二硫代氨基甲酸酯)。
除了纳米球形组分以外，在润滑油中还可以使用二烷基二硫代磷酸锌(“Zn DDPs”)。Zn DPPs具有良好的耐磨和抗氧化性能，已经用于通过凸轮磨耗试验，例如Seq.IVA和TU3磨耗试验。许多专利阐述了Zn DPPs的制造和使用，包括US专利Nos.4,904,401；4,957,649；和6,114,288。非限制性的普通Zn DPP类型是初级Zn DDPs，次级ZnDPPs以及初级和次级Zn DPPs的混合物。
同样，用作摩擦改良剂的含有机钼的化合物也可以显示抗氧化功能。US专利No.6,797,677描述了用于成品润滑剂配制料的有机钼化合物、烷基吩噻嗪和烷基二苯基胺的结合物。以下在摩擦改良剂项下描述适合的含钼的摩擦改良剂的实例。
本文所述的含金属的纳米颗粒可以与任何或所有的上述抗氧化剂按照任何组合和比率一起使用。应该理解的是，根据分散剂、VI改进剂、基础油或任何其它添加剂的实验台试验或发动机试验或试验改型，酚类、胺类、含硫和含钼的添加剂的各种组合可以优化用于成品润滑剂配制料。
摩擦改良剂组分
可以用作附加摩擦改良剂的不含硫和磷的有机钼化合物可以通过让不含硫和磷的钼源与含有氨基和/或醇基的有机化合物反应来制备。不含硫和磷的钼源的实例包括三氧化钼，钼酸铵，钼酸钠和钼酸钾。氨基可以是单胺、二胺或多胺。醇基可以是单取代醇，二醇或双醇，或多元醇。例如，二胺和脂肪油的反应产生了含有氨基和醇基的产物，后者能够与不含硫和磷的钼源反应。
不含硫和磷的有机钼化合物的实例包括以下这些：
(1)如在US专利Nos.4,259,195和4,261,843中所述的通过让某些碱性氮化合物与钼源反应所制备的化合物。
(2)如在US专利No.4,164,473中所述的通过让烃基取代的羟基烷基化胺与钼源反应所制备的化合物。
(3)如在US专利No.4,266,945中所述的通过让酚醛缩合产物、单烷基化亚烷基二胺和钼源反应所制备的化合物。
(4)如在US专利No.4,889,647中所述的通过让脂肪油、二乙醇胺和钼源反应所制备的化合物。
(5)如在US专利No.5,137,647中所述的通过让脂肪油或酸与2-(2-氨基乙基)氨基乙醇和钼源反应所制备的化合物。
(6)如在US专利No.4,692,256中所述的通过让仲胺与钼源反应而制备的化合物。
(7)如在US专利No.5,412,130中所述的通过让二醇、二氨基或氨基醇化合物与钼源反应所制备的化合物。
(8)如在US专利No.6,509,303中所述的通过让脂肪油、单烷基化亚烷基二胺和钼源反应所制备的化合物。
(9)如在US专利No.6,528,463中所述的通过让脂肪酸、单烷基化亚烷基二胺、甘油酯和钼源反应所制备的化合物。
如在US专利No.4,889,647中所述的通过让脂肪油、二乙醇胺和钼源反应所制备的钼化合物有时用以下结构来说明，其中R是脂肪烷基链，虽然这些材料的确切化学组成不是完全已知的，事实上可以是几种有机钼化合物的多组分混合物。
Figure A20071012639300191
可以使用含硫的有机钼化合物，它们可以通过许多方法制备。一种方法包括让不含硫和磷的钼源与氨基和一种或多种硫源反应。硫源例如可以包括、但不限于二硫化碳，硫化氢，硫化钠和元素硫。另外，含硫的钼化合物可以通过让含硫的钼源与氨基或秋兰姆基团和任选的第二硫源反应来制备。
不含硫和磷的钼源的实例包括三氧化钼，钼酸按，钼酸钠，钼酸钾和卤化钼。氨基可以是单胺、二胺或多胺。例如，三氧化钼与仲胺和二硫化碳的反应产生了二硫代氨基甲酸钼。另外，(NH4)2Mo3S13＊n(H2O)(其中n是0-2)与四烷基秋兰姆二硫化物的反应产生了三核的含硫的二硫代氨基甲酸钼。
出现在专利和专利申请中的含硫的有机钼化合物的实例包括以下这些：
(1)如在US专利Nos.3,509,051和3,356,702中所述的通过让三氧化钼与仲胺和二硫化碳反应所制备的化合物。
(2)如在US专利No.4,098,705中所述的通过让不含硫的钼源与仲胺、二硫化碳和其它硫源反应所制备的化合物。
(3)如在US专利No.4,178,258中所述的通过让卤化钼与仲胺和二硫化碳反应所制备的化合物。
(4)如在US专利Nos.4,263,152，4,265,773，4,272,387，4,285,822，4,369,119和4,395,343中所述的通过让钼源与碱性氮化合物和硫源反应所制备的化合物。
(5)如在US专利No.4,283,295中所述的通过让四硫代钼酸铵与碱性氮化合物反应所制备的化合物。
(6)如在US专利No.4,362,633中所述的通过让烯烃、硫、胺和钼源反应所制备的化合物。
(7)如在US专利No.4,402,840中所述的通过让四硫代钼酸铵与碱性氮化合物和有机硫源反应所制备的化合物。
(8)如在US专利No.4,466,901中所述的通过让苯酚化合物、胺和钼源与硫源反应所制备的化合物。
(9)如在US专利No.4,765,918中所述的通过让甘油三酯、碱性氮化合物、钼源和硫源反应所制备的化合物。
(10)如在US专利No.4,966,719中所述的通过让碱金属烷基硫代黄原酸盐与卤化钼反应所制备的化合物。
(11)如在US专利No.4,978,464中所述的通过让四烷基秋兰姆二硫化物与六羰基钼反应所制备的化合物。
(12)如在US专利No.4,990,271中所述的通过让烷基二黄原酸(alkyl dixanthogen)与六羰基钼反应所制备的化合物。
(13)如在US专利No.4,995,996中所述的通过让碱金属烷基黄原酸盐与四乙酸二钼反应所制备的化合物。
(14)如在US专利No.6,232,276中所述的通过让(NH4)2Mo3S13＊2(H2O)与碱金属二烷基二硫代氨基甲酸盐或四烷基秋兰姆二硫化物反应所制备的化合物。
(15)如在US专利No.6,103,674中所述的通过让酯或酸与二胺、钼源和二硫化碳反应所制备的化合物。
(16)如在US专利No.6,117,826中所述的通过让碱金属二烷基二硫代氨基甲酸盐与3-氯丙酸反应，随后与三氧化钼反应所制备的化合物。
二硫代氨基甲酸钼可以用以下结构来说明：
Figure A20071012639300201
其中R是含有4-18个碳的烷基或H，X是O或S。
甘油酯还可以单独使用，或与其它摩擦改良剂结合使用。适合的甘油酯包括下式的甘油酯：
Figure A20071012639300211
其中各R独立地选自H和C(O)R’，其中R’可以是具有3-23个碳原子的饱和或不饱和烷基。可以使用的甘油酯的实例包括甘油单月桂酸酯，甘油单肉豆蔻酸酯，甘油单棕榈酸酯，甘油单硬脂酸酯，和由椰油酸、牛油酸、油酸、亚油酸和亚麻酸衍生的单甘油酯。典型的工业甘油一酯含有大量的相应甘油二酯和甘油三酯。这些材料对钼化合物的生产无害，事实上可能是活性更高的。可以使用甘油一酯与甘油二酯的任何比率，然而，优选的是，30-70％的可利用的部位含有游离羟基(即，用上式表示的甘油酯的全部R基团的30-70％是氢)。优选的甘油酯是甘油单油酸酯，它一般是由油酸和甘油衍生的甘油一酯、甘油二酯和甘油三酯的混合物。
其它添加剂
可以使用选自非离子聚氧化亚烷基多元醇及其酯，聚氧化亚烷基苯酚和阴离子烷基磺酸中的防锈剂。
可以使用少量的破乳组分。适合破乳组分在EP330,522中有述。这种破乳组分可以通过让环氧烷与由双环氧化物与多元醇的反应所得到的加合物反应来获得。破乳剂应该以不超过0.1质量％活性成分的水平使用。0.001-0.05质量％活性成分的处理率是适当的。
倾点下降剂，或者称为润滑油流动改进剂，降低流体流动或能够倾倒的最低温度。改进流体的低温流动性的这些添加剂的代表是富马酸C8-C18二烷基酯/乙酸乙烯酯共聚物，聚甲基丙烯酸烷基酯等。
泡沫控制可以通过许多化合物来提供，包括聚硅氧烷类的消泡剂，例如硅油或聚二甲基硅氧烷。
还可以使用如在US专利Nos.3,794,081和4,029,587中所述的密封溶胀剂。
粘度改性剂(VM)用于为润滑油提供高温和低温可操作性。所使用的VM可以具有唯一功能，或者可以是多功能的，即，VM还可以用作分散剂。
适合的粘度改性剂是聚异丁烯，乙烯和丙烯和高级α-烯烃的共聚物，聚甲基丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸烷基酯，甲基丙烯酸酯共聚物，不饱和二羧酸和乙烯基化合物的共聚物，苯乙烯和丙烯酸酯的互聚物，以及苯乙烯/异戊二烯、苯乙烯/丁二烯和异戊二烯/丁二烯的部分氢化共聚物，以及丁二烯和异戊二烯的部分氢化均聚物和异戊二烯/二乙烯基苯。
可以使用的官能化烯烃共聚物包括用活性单体如马来酸酐接枝和然后用醇或胺衍生化的乙烯和丙烯的互聚物。其它这种共聚物是用氮化合物接枝的乙烯和丙烯的共聚物。
当使用时，每一种上述添加剂以能够将所需性能赋予润滑剂的功能有效量使用。因此，如果添加剂是腐蚀抑制剂，那么该腐蚀抑制剂的功能有效量是足以为润滑剂提供所需腐蚀抑制特性的量。一般，当使用时，这些添加剂的每一种的浓度是基于润滑油组合物重量的至多大约20wt％，在一个实施方案中为大约0.001到大约20wt％，在一个实施方案中为基于润滑油组合物重量的大约0.01到大约10wt％。
可以将含金属的纳米颗粒直接加入到润滑油组合物中。在一个实施方案中，然而，纳米颗粒用基本上惰性的正常液体有机稀释剂例如矿物油、合成油、石脑油、烷基化(例如C10-C13烷基)苯、甲苯或二甲苯稀释，以形成添加剂浓缩物。这些添加剂浓缩物通常含有大约1％到大约100wt％或大约10到大约90wt％的纳米球形组分。
基础油
适用于配制本文所述的组合物、添加剂和浓缩物的基础油可以选自任何合成或天然油或它们的混合物。该合成基础油包括二羧酸的烷基酯，聚二醇和醇，聚-α-烯烃，包括聚丁烯，烷基苯，磷酸的有机酯，聚硅油，环氧烷聚合物，互聚物，共聚物和它们的衍生物，其中末端羟基通过酯化、醚化等改性。合成油还可以包括气体至液体合成油。
天然基础油包括动物油和植物油(例如蓖麻油，猪油)，液体石油和加氢精制的溶剂处理或酸处理的链烷烃、环烷烃和混合链烷烃-环烷烃类的矿物润滑油。由煤或页岩衍生的润滑粘度的油也是有用的基础油。基础油通常在110℃下具有大约2.5到大约15cSt和优选大约2.5到大约11cSt的粘度。
以下表1列举了当在曲轴箱润滑剂中使用时的含金属的纳米颗粒和添加剂的代表性有效量。所有列出的值被规定为重量百分率活性成分。
表1
  组分   Wt％(宽)   Wt％(典型)
  分散剂   0.5-5.0   1.0-2.5
  抗氧化剂体系   0-5.0   0.01-2.5
  金属洗涤剂   0.1-15.0   0.2-8.0
  腐蚀抑制剂   0-5.0   0-2.0
  金属二烃基二硫代磷酸盐   0.1-6.0   0.1-4.0
  含金属的纳米颗粒   0.1-5.0   0.1-3.0
  消泡剂   0-5.0   0.001-0.15
  摩擦改性剂   0-5.0   0-2.0
  补充抗磨剂   0-1.0   0-0.8
  倾点下降剂   0.01-5.0   0.01-1.5
  粘度改性剂   0.01-10.00   0.25-7.0
  基础油   剩余部分   剩余部分
  总计   100   100
具体实施方式
以下实施例为了举例说明实施方案的各个方面而给出，决不用来限制这些实施方案。
实施例1-制备CeO 2 纳米颗粒
使用以下工序来制备粒度小于5纳米的氧化铈纳米颗粒。将乙酸铈(1g，0.00315mol)与7.5mL的油胺(0.2279mol)和4.33mL的油酸(0.13mol)在适合的容器内混合。将该混合物加热到110℃，在该温度下保持10分钟，以提供在溶液中没有结晶水的乙酸铈的透明溶液。接下来，该乙酸铈溶液用微波辐射照射10-15分钟，以形成氧化铈在胺和酸中的稳定分散体。该稳定分散体用乙醇洗涤2-3次，以除去在该分散体中保留的任何游离胺或酸。最后，稳定氧化铈产物在真空下干燥一整夜，以提供粒度小于5纳米的颗粒。X射线衍射证明，形成了结晶氧化铈的纳米颗粒。产物的紫外线吸收显示了在300纳米处的峰，从吸收端的外推可得出3.6eV的带隙，证实该纳米颗粒具有小于5纳米的直径。
实施例2-Mg 0.3 Mn 0.7 O纳米合金颗粒(立方体+球体)的制备
使用以下工序来制备氧化镁和氧化锰纳米颗粒的合金。将油胺(4.25mL，0.129mol)和1.36mL的油酸(0.04mol)在进行搅拌并在热油浴中加热到120℃的适合容器内混合，在该温度下保持10分钟。在强力搅拌下将乙酸镁(0.14g)和乙酰丙酮酸锰(0.34g)的混合物加入到该胺和酸中，以提供透明溶液。然后将该溶液用微波照射15分钟。在微波照射该溶液后，合成的氧化镁/锰的纳米颗粒用乙醇絮凝，离心，再分散于甲苯中。
用上述方法制备的Mg0.3Mn0.7O纳米颗粒具有如图1所示的X射线衍射图，表明在Mg0.3Mn0.7O合金中包括痕量的氧化锰。纳米颗粒10的显微照片(图2)显示，该纳米颗粒具有类似于氧化锰颗粒的立方体状结构。
实施例3-CoFe 2 O 4 纳米合金颗粒(球体)的制备
使用以下工序来制备粒度小于5nm的氧化钴和氧化铁纳米颗粒的合金。将油胺(3.75mL，0.114mol)和3.6mL的油酸(0.11mol)在进行搅拌并在热油浴中加热到120℃的适合容器内混合，在该温度下保持15分钟。在强力搅拌下将乙酸丙酮酸铁(0.45g)和乙酰丙酮酸钴(0.16g)粉末的混合物加入到该胺和酸中，以提供透明溶液。然后将该溶液用微波照射10分钟。在将该溶液冷却后，在强力搅拌下经10分钟将300μL四氯金酸氢(30wt％盐酸溶液)注入到合金颗粒溶液中。合成的氧化钴/铁的纳米颗粒用乙醇絮凝，离心，再分散于甲苯中。
用上述方法制备的CoFe2O4纳米颗粒具有如图3所示的X射线衍射图，包括金属金颗粒，没有混合氧化物的证据。纳米颗粒12的显微照片(图4)显示了掺杂金颗粒14的CoFe2O4的单分散球形颗粒。
实施例4-CuZnS纳米合金颗粒(棒+球体)的制备
使用以下工序来制备粒度小于5nm的硫化铜和硫化锌纳米颗粒的合金。将黄原酸铜(0.17g)和黄原酸锌(0.17g)的混合物加入到在热油浴中预热至80-110℃的3g十六烷基胺(0.012mol)中，在该温度下保持15分钟，以形成透明溶液。该溶液然后以30秒的周期(10秒关停和20秒开启)微波照射2分钟。在将该溶液微波照射后，合成的硫化铜/锌的纳米颗粒用乙醇絮凝，离心，再分散于甲苯或二氯甲烷中。
用上述方法制备的CuS和ZnS纳米颗粒具有包括硫原子的如图5所示的X射线衍射图。纳米颗粒16的显微照片(图6)显示形成了排列成长带18的有序排列的棒状结构。也有紧邻该长带的无规排列的小球粒20。
实施例5
氧化铈纳米颗粒的界面摩擦系数
在以下实施例中，测定II组基础油和含有各种摩擦改良剂或纳米颗粒的II组基础油的界面摩擦系数。界面摩擦系数在高频往复试验台(HFRR)中在130℃的温度下测定。表2示出了在HFRR上测定的界面摩擦系数。
表2
  样品号   130℃下的界面摩擦系数   相比于II组基础油的摩擦减低率％
  1   II组基础油   0.154+/-0.004   0％
  2   II组基础油+1wt％甘油单油酸酯   0.096+/-0.010   37.7％
  3   II组基础油+1wt％ZnS球体   0.105+/-0.009   31.8％
  4   II组基础油+1wt％ZnS棒状体   0.106+/-0.003   31.2％
  5   II组基础油+1wt％CeO2球体   0.103+/-0.001   33.1％
  6   II组基础油+1wt％CeO2板状体   0.089+/-0.009   42.2％
  7   II组基础油+0.1wt％甘油单油酸酯   0.122+/-0.006   20.8％
  8   II组基础油+0.1wt％ZnS球体   0.138+/-0.001   10.4％
  9   II组基础油+0.1wt％ZnS棒状体   0.146+/-0.011   5.2％
  10   II组基础油+0.1wt％CeO2球体   0.099+/-0.002   35.7％
  11   II组基础油+2.0wt％CeO2∶ZnS的1∶2混合物   0.112+/-0.003   27.3％
  12   II组基础油+2.0wt％CeO2∶ZnS的1∶1混合物   0.108+/-0.002   29.9％
  13   II组基础油+2.0wt％CeO2∶ZnS的4∶1混合物   0.092+/-0.003   40.3％
如表2所示，在基础油中的1wt％的氧化铈颗粒(样品5-6)至少与甘油单油酸酯和ZnS纳米颗粒(样品2-4)一样减低了界面摩擦系数。在较低的浓度下，氧化铈纳米颗粒(样品10)降低界面摩擦系数比甘油单油酸酯和ZnS纳米颗粒(样品7-9)明显更有效。样品11-13显示了纳米颗粒的混合物对界面摩擦系数的效应。样品11-13的结果表明，当混合物中的氧化铈纳米颗粒的浓度增高时，界面摩擦系数降低。
实施例6
PCMO中的氧化铈纳米颗粒的界面摩擦系数
在下表中提供了根据表1的含有分散剂、洗涤剂、抗氧化剂、粘度改性剂、倾点下降剂和消泡剂的充分配制的客车马达油(PCMO)的界面摩擦系数降低效力。除了下表所示的那些以外，该充分配制的PCMO不含其它金属或含金属的摩擦改性剂。
表3
  样品号   130℃下的界面摩擦系数   相比于II组基础油的摩擦减低率％
  1   PCMO   0.126+/-0.002   0％
  2   PCMO+0.25wt％甘油单油酸酯   0.078+/-0.002   38.1％
  3   PCMO+0.1wt％ZnS球体   0.116+/-0.004   7.9％
  4   PCMO+0.1wt％ZnS棒状体   0.104+/-0.005   17.5％
  5   PCMO+0.1wt％CeO2球体   0.086+/-0.010   31.7％
如以上结果所示，0.10wt％的氧化铈纳米颗粒降低界面摩擦的效力在统计学上与0.25wt％的甘油单油酸酯一样。此外，结果显示，PCMO中的0.10wt％氧化铈纳米颗粒降低界面摩擦系数比相同浓度的ZnS纳米颗粒更有效。
预计含有大约0.1到大约5.0wt％或更多的氧化铈纳米颗粒的配制料能够减少普通抗磨剂例如含硫和/或磷的化合物的用量，从而改进了车辆上的污染控制设备的性能，同时获得了类似或改进的摩擦系数性能或益处以及很少或无对油的腐蚀性的不利效应。
在本说明书的许多地方提到了许多US专利。所有这些引用的文件特意地全文并入本公开，就像在这里被充分阐述一样。
上述实施方案的实施可以允许明显的改变。因此，这些实施方案不限于以上具体例子。相反，以上实施方案是在所附权利要求书的主旨和范围内，包括作为法律问题可获得的它们的等同物。
专利权人不打算将任何公开的实施方案奉献给公众，在某种程度上，任何公开的变型或改造可能在字面上没有落入权利要求的范围内，但它们在等同原则下被视为一部分。

Claims (9)

1、减低润滑表面邻近的摩擦系数的方法，包括提供一定量的分散于含有润滑粘度的基础油的充分配制的润滑剂组合物中的含金属的纳米颗粒，以及将含有该含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物施用于所要润滑的表面上，其中该纳米颗粒用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度。
2、如权利要求1所述的方法，其中在充分配制的润滑剂组合物中的含金属的纳米颗粒的量为至多大约5wt％。
3、如权利要求1所述的方法，其中A和B各自选自周期表的1A、2A、3A、4A、5A和6A族金属，过渡金属，镧系元素，锕系元素和它们的混合物。
4、在含有润滑剂组合物的发动机的操作期间减小发动机润滑剂组合物的摩擦系数的方法，包括让发动机部件与含有润滑粘度的基础油和一定量的含金属的纳米颗粒的充分配制的润滑剂组合物接触，所述一定量足以将摩擦系数减小到低于缺乏含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物的摩擦系数，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度，并且该纳米颗粒用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0。
5、使用润滑油减小活动部件之间的磨损的方法，该方法包括使用含有基础油和与包括减磨剂的润滑油添加剂预配料的润滑剂组合物作为一个或多个活动部件的润滑油，其中该减磨剂包括用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示的分散的含金属的纳米颗粒，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0，其中润滑剂组合物中的纳米颗粒的量为总润滑剂组合物的至多大约5wt％。
6、如权利要求5所述的方法，其中该减磨剂具有大约1到大约10纳米的平均粒度。
7、润滑剂组合物，其含有润滑粘度的基础油和分散于该基础油中的界面摩擦减低量的自分散含金属的纳米颗粒，其中该纳米颗粒具有大约1到大约10纳米的平均粒度，并且用化学式(Aa)m(Bb)nXx表示，其中A、B各自选自金属，X选自氧和硫，下标a、b和x表示组成化学计量，m和n各自大于或等于0，前提是m和n的至少一个大于0，其中该含金属的纳米颗粒有效将润滑金属表面之间的界面摩擦系数减小至低于缺乏含金属的纳米颗粒的润滑剂组合物的润滑金属表面之间的界面摩擦系数以下。
8、如权利要求7所述的润滑剂组合物，其中该含金属的纳米颗粒包括球形的氧化铈纳米颗粒。
9、由胺和有机酸的乙酸铈溶液获得的油可分散氧化铈纳米颗粒，其中该溶液用高频电磁辐射源照射，以提供具有大约1到大约10纳米的基本上均匀的粒度的油可分散纳米颗粒。
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