CN102099449B - 油脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种油脂组合物，其包括：基油；由至少一种选自锂、钙、镁和铝的金属和在每个分子结构中含有选自羟基、羧基和羧酸金属盐基团中的至少一种的脂肪酸形成的金属皂增稠剂；和由选自氧化物、碳化物和金刚石材料中的至少一种形成的纳米粒子。

Description

油脂组合物
技术领域
本发明涉及油脂组合物，更具体地，涉及施用至滑动部件的含纳米粒子的油脂组合物。本发明油脂组合物适用于一般工业机械、车辆和电气器材的滑动部件(例如马达的滑动轴承或者滚动轴承)和其它易摩擦机械部件的润滑。
背景技术
按照惯例，将润滑剂用于各种机械机器以降低滑动机构的摩擦系数。通过改善润滑剂降低滑动机构摩擦系数不仅导致操作效率和部件寿命的提高，而且降低噪音和振动。
例如，有文献披露了含有纳米粒子的液体润滑剂组合物，当施用至内燃机的钢滑动部件时，其能够显著降低滑动部件摩擦系数，以改善燃烧效率(参见专利文件1)。
另一方面，有文献披露了含有固体润滑添加剂如二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)的用于等速接头(constant velocity joint)的油脂，其是有机钼添加剂的一个实例，并且尤其是当施用至车辆传动轴的等速接头时，能够降低该接头的结构部件导致的噪音(参见专利文件2)。
现有技术文件
专利文件
专利文件1：日本特开2006-241443号公报
专利文件2：日本特开平4-130193号公报
发明内容
本发明要解决的问题
MoDTC当用于油脂中时通过化学变化发挥它的作用。因此MoDTC的作用在启动时或者在低载荷操作条件(其中油脂和滑动部件的温度低)下变得有限。这导致了一个问题，即，根据使用条件，不能充分得到油脂的摩擦降低作用。通常，所述油脂通过以下方法制备：将一种或多种添加剂如增稠剂分散在液体润滑剂中，由此将液体润滑剂增稠至固态或者半固态。即使当将含纳米粒子的润滑剂组合物简单增稠至油脂时，所得的油脂组合物也不能总是提供足够的摩擦降低作用，这取决于与一种或多种油脂添加剂的组合。
考虑到上面现有技术问题，做出了本发明。本发明的一个目的是提供能够在从低温至高温的宽温度范围内显示低摩擦系数的油脂组合物。
解决所述问题的方法
为了实现该目标，本发明人将注意力集中于涉及物理吸附并且不依赖于化学反应的低摩擦机制并且进行了广泛的研究。结果发现，上面的目标可通过以下方法解决：例如，向基油(base oil)中添加并混合由至少一种选自锂、钙、镁和铝的金属和在每个分子结构中含有选自羟基、羧基和羧酸金属盐基团中的至少一种的脂肪酸形成的金属皂增稠剂和由选自氧化物、碳化物和金刚石材料中的至少一种形成的纳米粒子。本发明基于此发现。
换句话说，本发明提供了一种油脂组合物，其包含：基油；金属皂增稠剂，其由至少一种选自由锂、钙、镁和铝构成的组的金属和在每个分子结构中含有选自由羟基、羧基和羧酸金属盐基团构成的组中的至少一种的脂肪酸形成；和由选自氧化物、碳化物和金刚石材料中的至少一种形成的纳米粒子。
附图说明
图1是示出SRV摩擦试验方法的示意性透视图。
具体实施方式
下面将详述本发明。
本发明油脂组合物包含：基油；由至少一种选自锂、钙、镁和铝的金属和在每个分子结构中含有选自羟基、羧基和羧酸金属盐基团中的至少一种的脂肪酸形成的金属皂增稠剂；和由选自氧化物、碳化物和金刚石材料中的至少一种形成的纳米粒子。在不使用通过化学变化发挥作用的MoDTP作为必要组分的情况下，上面指定的油脂组合物可在从低温至高温的宽温度范围内得到低摩擦系数。此外，上面指定的油脂组合物变得较不易于热劣化，并且能够得到改善的寿命，这是因为油脂组合物的作用不涉及化学反应。
目前推测本发明油脂组合物的摩擦降低和润滑作用通过以下机制得到：
所述金属皂增稠剂由于在其分子结构的末端或者侧链上存在羟基、羧基和/或羧酸金属盐基团而显示出极性，因此当由至少一种选自锂、钙、镁和铝的金属和在每个分子结构中含有选自羟基、羧基和羧酸金属盐基团中的至少一种的脂肪酸形成的金属皂增稠剂和由选自氧化物、碳化物和金刚石材料中的至少一种形成的纳米粒子在基油中共存时，所述金属皂增稠剂能够容易地吸附到高表面能纳米粒子表面上。这使得总系统能量降低。所得的吸附了增稠剂的纳米粒子能够分散在油脂组合物中，而不会彼此聚结。特别地，在其上吸附了含羟基、羧基和/或羧酸金属盐基团的增稠剂的纳米粒子当附着在滑动部件之间时能够有效地防止滑动部件的直接接触(金属接触)。在滑动部件摩擦表面之间的摩擦位点，吸附了增稠剂的纳米粒子不仅能够防止摩擦表面的表面凸起之间的直接接触，而且被压在摩擦表面上，形成低剪切摩擦膜，由此降低摩擦表面之间的剪切阻力。结果，可能显著降低摩擦位点的摩擦系数。由于纳米粒子表面是活性的(active)，可以设想，在纳米粒子呈粉末形式的情况中，源于制造阶段的任何油/脂物质、溶剂和空气等均可被吸附到纳米粒子表面上，导致纳米粒子表面能降低。然而纳米粒子具有通过摩擦暴露的新的表面，使得油脂组合物的含羟基、羧基和/或羧酸金属盐的增稠剂能够被吸附到新暴露的纳米粒子表面上。
应该注意的是，上面的机制仅是一种推测，不用说，油脂组合物的上面的作用即使是通过不同于上面机制的任何机制得到的，也落在本发明的技术范围内。
作为基油，可以使用矿物油和/或合成油。油脂组合物中的基油含量无特别限制，不过优选的是，在油脂组合物中含有基油作为主要组分。这里，术语“主要组分”是指含量为50质量％或更多的组分，基于油脂组合物的总量。
矿物油的具体实例是通过以下方法制备的正链烷烃油和基于链烷烃或者基于环烷烃的油：通过常压或者减压蒸馏从石油提取油馏分，然后通过纯化处理(例如溶剂脱沥青、溶剂萃取、氢化裂解、溶剂脱蜡、加氢精制、硫酸洗涤和粘土精炼)的任何适合组合纯化所提取的油馏分。尽管经常使用溶剂精制或者氢化精制的矿物油作为基油，但是也可以使用通过Gas-To-Liquid(GTL)蜡异构化或者通过深度氢化裂解以降低油中的芳族化合物含量而制备的矿物油。
合成油的具体实例是聚烯烃(PAO)油如α-烯烃低聚物油和聚丁烯油。也可以使用酯油作为合成油，例如：单酯油，例如其中烷基添加到硬脂酸和油酸中(碳数：10-20)；二酯油，例如戊二酸二(十三烷基)酯、己二酸二辛酯、己二酸二异癸酯、己二酸二(十三烷基)酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、己二酸二(2-乙基己基)酯、乙酰蓖麻酸甲酯和癸二酸二辛酯；多元醇酯(POE)油，例如辛酸三羟甲基丙烷酯、壬酸三羟甲基丙烷酯、2-乙基己酸季戊四醇酯(pentaerythritol-2-ethylhexanoate)和壬酸季戊四醇酯；芳族酯油，例如偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三癸酯(tridecyl trimellitate)和均苯四酸四辛酯；和复合酯油，例如一元酸和二元酸的混合脂族酸和多元醇的低聚酯。合成油的其它具体实例是醚油如：聚二醇，例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇单醚和聚丙二醇单醚；和苯基醚，例如单烷基三苯醚、烷基二苯醚、二烷基二苯醚、四苯醚、五苯醚、单烷基四苯醚和二烷基四苯醚。然而所述合成油不限于上面这些。也可以使用其它合成油如全氟烷基醚和硅油。这些基油化合物可以单独使用，或者以其两种或者更多种的混合物的形式使用。
尤其优选的是使用具有羟基的酯油和/或醚油作为基油，使得所述基油可以帮助金属皂增稠剂吸附到纳米粒子上以显著降低摩擦系数。
基油运动粘度无特别限制。优选地，基油在100℃的运动粘度为2mm2/s或更高且20mm2/s或更低。当基油运动粘度在100℃为2mm2/s或更高时，可能防止基油耗散。当基油运动粘度在100℃为20mm2/s或更低时，可能获得足够的润滑剂膜厚以降低金属接触和摩擦。
如上所述，金属皂增稠剂需要由锂、钙、镁和铝中的一种金属或者任何组合和含羟基、羧基和羧酸金属盐基团中的一种或者任何组合的脂肪酸形成。这里，含有同类基团的金属皂增稠剂也落在本发明的技术范围内。
作为金属皂增稠剂，可以使用：高级脂肪酸的锂盐、钙盐、镁盐和铝盐；或者这些高级脂肪酸盐中的至少一种和低级脂肪酸的锂盐、钙盐、镁盐和铝盐中的至少一种的复合盐。增稠剂的优选实例是硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铝和羟基硬脂酸锂。然而所述增稠剂不限于上面这些。
油脂组合物中的增稠剂含量无特别限制。优选地，增稠剂含量为2-35质量％，基于油脂组合物总量。如果增稠剂含量少于2质量％，则增稠剂的增稠效果可能变小。如果增稠剂含量超过35质量％，则油脂组合物可能变得太硬以至于不能提供足够的润滑效果。
纳米粒子需要具有纳米级的初级粒子的平均粒径(average primaryparticle size)(更具体地，1-100nm的初级粒子的平均粒径)。纳米粒子的初级粒子的平均粒径优选为1-30nm，更优选为1-10nm，更加优选为1-5nm。如果纳米粒子的初级粒子的平均粒径不在上面范围内，则纳米粒子可能不会促进摩擦系数的显著降低并且可能会加速结构部件的磨损。本申请中的初级粒子的平均粒径可通过以下方法测量：使粉末形式的纳米粒子干燥并用透射电子显微镜(TEM)观察所得的纳米粒子粉末。
此外，纳米粒子需要如上所述由氧化物、碳化物和/或金刚石材料形成。
氧化物实例为：金属氧化物如氧化铝(Al2O3)、氧化钛、氧化铈、氧化钇、氧化锌、氧化铜、氧化钬、氧化铋、氧化钴、氧化铁、氧化锰及其任何混合物；非金属氧化物如氧化硅；以及金属氧化物和非金属氧化物的混合物。
碳化物实例为：金属碳化物如碳化钒、碳化钨和碳化钛；和非金属碳化物如碳化硅(SiC)。这些化合物可以单独使用或者以其两种或更多种的混合物的形式使用。
金刚石材料的优选实例为单晶金刚石。通过使用该单晶金刚石纳米粒子，可能在sp3结构的表面层的悬空键的作用下，含羟基、羧基和/或羧酸金属盐的增稠剂可容易地吸附到纳米粒子上，以显著降低摩擦系数。
特别地，因为下列原因，初级粒子的平均粒径为30nm或者更小的氧化物、碳化物或者金刚石材料(团簇金刚石)纳米粒子作为系统显示出非常高的表面能：氧化物、碳化物或者金刚石材料本身的表面能高；并且纳米粒子具有纳米级尺寸，因此表面积与体积的比率高。上述增稠剂可更容易地吸附到这些纳米粒子上。结果，可能显著降低摩擦系数。尤其是，初级粒子的平均粒径为5nm或者更小的单晶金刚石纳米粒子(其通过粉碎团簇金刚石并仅提取高度结晶金刚石粒子和除去将金刚石粒子结合到一起的任何无定形组分而形成)显示出非常高的表面能，使得在sp3结构的表面层的悬空键作用下增稠剂能够容易地吸附到纳米粒子上。这些纳米粒子当附着在摩擦位点时能够有效防止结构部件的直接接触。因此可能更显著地降低摩擦系数。
油脂组合物中的纳米粒子含量无特别限制。优选地，纳米粒子含量为0.001-0.2质量％，基于油脂组合物总量。如果纳米粒子含量少于0.001质量％，则可能不会显著降低摩擦系数。如果纳米粒子含量超过0.2质量％，则摩擦降低效果不会提高。它能够导致不溶物质沉淀或者提高相对的材料的攻击性(opposing material attack property)，而不是提高摩擦降低效果。而且，如果纳米粒子含量超过0.1质量％，则由于油脂组合物的粘性和粘性阻力增加，摩擦系数可能会增加。
本发明油脂组合物可以优选含有脂肪酸酯。
作为脂肪酸酯，可使用具有直链或支链烃基(优选具有6-30个碳原子，更优选具有8-24个碳原子，更加优选具有10-20个碳原子)的脂肪酸酯。如果脂肪酸酯的直链或支链烃基的碳数不在6-30范围内，则可能得不到足够的摩擦降低效果。
具有6-30个碳原子的直链或支链烃基的具体实例为：烷基如己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基和三十烷基；以及烯基如己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十三碳烯基、二十四碳烯基、二十五碳烯基、二十六碳烯基、二十七碳烯基、二十八碳烯基、二十九碳烯基和三十碳烯基。上面的烷基和烯基可以具有任何可能的直链和支链结构。而且，烯基中的双键位置是任意的。
所述脂肪酸酯可为例如具有6-30个碳原子的烃基的脂肪酸和脂族一元醇或者多元醇的酯。该脂肪酸酯的优选实例为单油酸甘油酯(GMO)、二油酸甘油酯、单油酸失水山梨醇酯和二油酸失水山梨醇酯。尤其优选的是所述脂肪酸酯具有羟基，使得脂肪酸酯能够用于使金属皂增稠剂吸附到纳米粒子上，以显著降低摩擦系数。
油脂组合物中的脂肪酸酯含量无特别限制。脂肪酸酯含量优选为0.05-3.0质量％，更优选为0.1-2.0质量％，更加优选为0.5-1.4质量％，基于油脂组合物总量。如果脂肪酸酯含量少于0.05质量％，则摩擦降低效果可能会变小。如果脂肪酸酯含量超过3.0质量％，则不希望的是，很可能由于在基油中脂肪酸酯的溶解度和贮存稳定性显著降低，而会出现沉淀。
本发明油脂组合物还可以含有各种添加剂，例如极压添加剂、抗氧化剂、抗腐蚀剂、粘合剂和结构稳定剂。
极压添加剂的实例为烯烃硫化物、氯化链烷烃、二烷基二硫代磷酸酯、二烷基二硫代氨基甲酸酯、磷酸酯、二硫化钼和石墨。
抗氧化剂的实例为芳族胺如苯基-α-萘基胺、酚类如二-叔丁基-对甲酚、吩噻嗪、二烷基二硫代磷酸酯和二烷基二硫代氨基甲酸酯。
抗腐蚀剂的实例为磺酸盐如萘磺酸钡、胺类如N-烷基三亚甲基二胺二油酸盐(N-alkyltrimethylenediamine dioleate)和脂族胺-环烷酸缩合产物、环烷酸盐、氨基酸衍生物如油酰肌氨酸、亚硝酸钠和苯并三唑。
粘合剂实例为聚合物如聚异丁烯和烯烃共聚物。
结构稳定剂实例为高级醇。
实施例
用以下实施例更详细地描述本发明。然而应该注意的是，下列实施例仅为说明性的，不意在将本发明限于这些实施例。
[制备油脂组合物]
通过下列方法制备各种油脂组合物。
[实施例1]
实施例1的油脂组合物通过以下方法制备：使用矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)作为基油，并向基油添加作为增稠剂的25质量％的12-羟基硬脂酸锂和0.1质量％的SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)，基于油脂组合物总量。
[实施例2]
实施例2的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是使用SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：28nm)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[实施例3]
实施例3的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用硬脂酸锂作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并使用金刚石纳米粒子(初级粒子的平均粒径：5nm，单晶)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[实施例4]
实施例4的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用二酯(运动粘度：30mm2/s，在40℃)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；使用硬脂酸锂作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并使用金刚石纳米粒子(初级粒子的平均粒径：5nm，单晶)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[实施例5]
实施例5的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；并使用金刚石纳米粒子(初级粒子的平均粒径：5nm，单晶)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[实施例6]
实施例6的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃，PAO6)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；添加0.05质量％的金刚石纳米粒子(初级粒子的平均粒径：5nm，单晶)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)，基于油脂组合物总量；并且进一步添加1质量％的GMO作为添加剂，基于油脂组合物总量。
[实施例7]
实施例7的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃，PAO6)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；使用硬脂酸锂作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并使用金刚石纳米粒子(初级粒子的平均粒径：5nm，单晶)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[实施例8]
实施例8的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用POE(运动粘度：30mm2/s，在40℃)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；使用硬脂酸铝作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并添加0.04质量％的金刚石纳米粒子(初级粒子的平均粒径：5nm，单晶)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)，基于油脂组合物总量。
[实施例9]
实施例9的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃，PAO6)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；并添加含量分别为0.1质量％和0.03质量％的金刚石纳米粒子(初级粒子的平均粒径：5nm，单晶)和SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)的混合物代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)，基于油脂组合物总量。
[实施例10]
实施例10的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃，PAO6)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；并使用Al2O3纳米粒子(初级粒子的平均粒径：18nm，单晶)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例1]
对比例1的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是不添加SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例2]
对比例2的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用硬脂酸铝作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并且不添加SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例3]
对比例3的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是使用SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：300nm)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例4]
对比例4的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是使用Al2O3纳米粒子(初级粒子的平均粒径：200nm)代替SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例5]
对比例5的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用POE(运动粘度：30mm2/s，在40℃)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；使用硬脂酸锂作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并且不添加SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例6]
对比例6的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用二酯(运动粘度：30mm2/s，在40℃)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；使用硬脂酸锂作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并且不添加SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例7]
对比例7的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃，PAO6)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；不添加SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)；并且添加1质量％的GMO作为添加剂，基于油脂组合物总量。
[对比例8]
对比例8的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃，PAO6)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；使用硬脂酸钙作为增稠剂代替12-羟基硬脂酸锂；并且不添加SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)。
[对比例9]
对比例9的油脂组合物通过以下方法制备：使用与实施例1相同的方法，所不同的是：使用PAO(运动粘度：30.6mm2/s，在40℃，PAO6)作为基油代替矿物油(运动粘度：30mm2/s，在40℃)；不添加SiC纳米粒子(初级粒子的平均粒径：7nm)；并且添加使得Mo的重量份数为0.07质量％的MoDTC作为添加剂，基于油脂组合物总量。
[性能评价]
[制备试件]
作为体现具有接触表面的低摩擦系统的一个实施例，制备了试件用于Optimol Inc制造的SRV摩擦试验机。
图1是示出SRV摩擦试验方法的透视示意图。如图1中所示，圆盘10(直径：22mm，厚度：7.9mm)和销11(直径：15mm，长度：22mm)由SUJ2材料形成并用作试件。将圆盘10和销11都抛光至表面粗糙度Ra为约0.05。
[SRV摩擦试验]
将制备的试件固定在Optimol SRV摩擦试验机中并在以下条件下进行SRV摩擦试验，并将每个实施例的油脂组合物施用至圆盘的摩擦部分。本申请的SRV摩擦试验通过以下方法进行：将销11置于圆盘10表面上，同时沿箭头A方向(垂直方向)向销11施加载荷，沿箭头B方向(水平方向)在圆盘11表面上滑动销11，如图1中所示。
[试验条件]
温度：40℃
载荷：100N
幅度：3mm
频率：10Hz
试验时间：30分钟
润滑方法：在试验前将油脂组合物以0.2-0.3cm3的量施用至圆盘摩擦部分上。
在SRV摩擦试验期间测量圆盘摩擦部分的摩擦系数；并且在SRV摩擦试验后测量圆盘摩擦部分的最大磨损量。本申请的“摩擦系数”是指在试验的最后5分钟期间圆盘摩擦部分的平均摩擦系数值；“最大磨损量”是指通过逐步剖面测量(step profile measurement)测定的相对于非滑动部分的、圆盘摩擦部分的磨损的最大量(深度)。
在表1中示出每个实施例的油脂组合物的组分比率和每个实施例的油脂组合物的评价结果(在SRV摩擦试验期间测量的圆盘摩擦部分的摩擦系数和在SRV摩擦试验后测量的圆盘摩擦部分的最大磨损量)。
表1
Figure GSB00001041298900121
表1(续)
Figure GSB00001041298900131
如表1中所示，与对比例1至9中相比，在使用SiC纳米粒子的实施例1和2中的每个中和在使用Al2O3纳米粒子的实施例10中摩擦系数较低。在使用单晶金刚石纳米粒子的实施例3至9中的每个中摩擦系数仍较低。特别地，与其它实施例中相比，在使用一种酯油(二酯)作为基油的实施例4中，在使用POE作为基油的实施例8中和在使用一种脂肪酸酯摩擦改性剂GMO作为添加剂的实施例6中，摩擦系数低得多。在分散了两种纳米粒子的实施例9中，摩擦系数与其它实施例的情况一样，也比对比例1至9中低得多。因此可以看出，与对比例1至9的油脂组合物相比，实施例1至10的油脂组合物中的每种均具有较大的摩擦降低和润滑效果。
对比例1、2和5至8的油脂组合物(这些油脂组合物中的每种均不含纳米粒子)显示出0.1-0.14的高摩擦系数。特别地，从使用酯油作为基油的对比例5和6明显看出，仅通过改变基油不能将摩擦系数降低至实施例1至10的水平。从使用一种脂肪酸酯GMO作为摩擦改性剂的对比例7也明显看出，仅通过改善摩擦改性剂不能将摩擦系数降低至实施例1至10的水平。对比例3和4的油脂组合物(其中分别含有具有200-300nm的大的初级粒子的平均粒径的SiC粒子和Al2O3粒子)在试验后显示出低摩擦系数(在表中未示出)。然而在对比例3和4中，摩擦系数在试验的较晚阶段由于摩擦导致的表面粗糙度劣化而提高了并且达到了与实施例1至10中相比高得多的水平。另外，在对比例3和4中，在试验后的磨损量处于显著高水平，对于用作油脂组合物而言不实际。与实施例1至9相比，对比例9的油脂组合物(其中如在常规类型中一样添加MoDTC)显示出较高摩擦系数，在低温条件如上面的试验条件下来充分发挥作用。
如上所述，本发明油脂组合物通过以下方法制备：向基油中添加并混合由至少一种选自锂、钙、镁和铝的金属和在每个分子结构中含有选自羟基、羧基和羧酸金属盐基团中的至少一种的脂肪酸形成的金属皂增稠剂和由选自氧化物、碳化物和金刚石材料中的至少一种形成的纳米粒子。因此，也可能的是，本发明油脂组合物能够在从低温至高温的宽温度范围内得到低摩擦系数。还可能的是，能够使本发明的油脂组合物不易于热劣化，能够得到改善的寿命，这是由于油脂组合物的作用不涉及化学反应。
工业实用性
尽管关于上面的具体实施方案描述了本发明，但是本发明不限于这些实施方案。将会出现实施方案的各种修饰和改变，这些修饰和改变均不脱离本发明范围。
可将本发明油脂组合物施用至各种需要低摩擦性能的机械机器的可相对移动的相对接触表面，而无特别的限制。此外，本发明油脂组合物可广泛促进各种领域中的省力措施(energy-conserVation measures)。例如，将本发明油脂组合物应用于等速接头能够得到低摩擦性能，并且使得可能在操作期间在所有操作范围内防止振动。

Claims (3)

1.一种油脂组合物，包含：
基油；
金属皂增稠剂，其选自12-羟基硬脂酸锂、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸铝；和
由单晶金刚石形成并且初级粒子的平均粒径为5nm或者更小的纳米粒子。
2.根据权利要求1的油脂组合物，其中所述基油含有选自酯油、醚油和聚烯烃油中的至少一种。
3.根据权利要求1或2的油脂组合物，其还包含脂肪酸酯。
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