CN102329677A

CN102329677A - 高效节能养护剂

Info

Publication number: CN102329677A
Application number: CN201110226534A
Authority: CN
Inventors: 铁广炎; 苏伯臻; 欧阳潮鸿
Original assignee: ANHUI FANYA ENERGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI FANYA ENERGY Co Ltd
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-01-25

Abstract

一种高效节能，耐极压(承载能力强)，减磨能力强的抗磨修复剂。极大的提高了润滑油、润滑脂的性能，同时大大节省能耗、降低机械磨损，具有自修复轻度机械磨损功能。该节能极压抗磨修复剂由耦合剂、减磨剂、润滑剂、反应促进剂、修复因子、分散剂组成。具体为：含铝化合物0.5～2％、钙化合物0.25～2％、镁化合物0.25～2％、钼化合物0.25～2％、硼化酰胺1～6％、耦合剂0.5～5％、反应促进剂0.25～2％、稳定剂分散剂50～95％。按照3～5％的机油量添加在发动机的润滑油里或齿轮润滑油里。检测结果，抗极压能力达到108kg，耐极压能力显著提高(三个等级)，摩擦系数比未添加降低达到55.6％，减磨效果明显。实际多种车辆行驶测试，节油率达到11.0％～20.90％。

Description

高效节能养护剂

技术领域

本发明属于润滑油、润滑脂技术领域，涉及润滑油、润滑脂技术领域添加剂类——抗磨剂。是一种不含硫、磷的高效节能极压抗磨修复剂；具有高效节能、极压抗磨剂。该剂极大的提高了润滑油、润滑脂的性能，大大节省能耗、降低机械磨损，自修复轻度机械磨损功能。

技术背景

金属摩擦、金属腐蚀、金属疲劳是造成机械设备损失的三大原因。国际权威机构统计认为“金属材料三大损耗占工业总产值的30％”，因为机械传动摩擦磨损产生的折旧、维修、维护保养等造成的经济损失、价值相当于中国整个GDP的10％。润滑油、润滑脂产品几乎应用到国民经济各个领域，是工业运行的血液添加剂。从交通运输、金属加工、动力机械设备，到建筑、各类电器等无不涉及到。半个世纪以来，随着机械设备的不断更新，其应用范围不断扩大，单靠石油炼制加工出来的润滑油、脂产品，从性能上远远不能满足客观的要求。为此，在各类润滑油、脂产品中加入添加剂，以改善各式不同应用状况下的特别要求，提高使用性能。经过多年的应用与实践，润滑油。脂添加剂已成为油品使用性能和改善油品品质的经济而有效的重要手段。抗磨剂是润滑油、脂产品中重要添加剂。

第一、二代抗磨剂是含硫、磷成分的化合物，以烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)等为代表的抗磨剂和含金属纳米成分的抗磨剂添加剂。这些抗磨剂有种种原因而不尽人意之处。

ZDDP等含有硫、磷抗磨剂有两方面的不足，一是含有硫、磷对金属机件有腐蚀性，长期使用对机件本身有害；二是含有硫、磷增加了对环境的有害排放。美国石油协会(API)ILSACGF-4规定汽车发动机油要求磷含量不得超过0.08％，硫含量不得超过0.5％(5W/XY油)和0.7％(10W/XX油)；2009年的GF-5汽车发动机油更把磷的含量控制在0.05％以下。ILSAC规定要求在降低硫和磷含量的前提下进一步提高油品的抗磨性，因此这对以硫、磷为主的润滑油添加剂构成了重大挑战。

金属纳米抗磨剂含有纳米尺寸的金属化合物，抗磨性方面有良好的表现，但有两方面不足。一是纳米溶液属于悬浮技术，配制成液体后，尚是一种不稳定液体，长时间放置会出现分层效应，同时加入润滑油中其分散性尚存较大缺陷，因此该技术有待进一步提高；二是纳米金属粉、纳米陶瓷粉，在机件、发动机运动部件表面，长期使用会产生纳米颗粒聚集，这种纳米聚集效应长期进行，纳米颗粒越集越多，沉积成大颗粒，会对机件产生新的磨损、拉缸。

一种不含硫、磷，不含纳米尺寸的金属化合物的新一代抗磨剂是本发明所解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种不含硫、磷等有害物质且不含纳米尺寸的金属化合物的高耐磨性能、摩擦系数极小、耐极压、耐高温、具有自修复功能的一种高效节能极压抗磨修复剂及其制备方法。

润滑油、脂的极压性能是指在摩擦接触面压力非常高、油膜易破裂的极高压(高温)润滑条件下，防止金属烧结、熔焊等损伤的性能。润滑油、脂极压抗磨剂主要为了防止烧结、擦伤和磨损而使用的添加剂。

它主要作用的机理分两个部分：(1)在常温、低负荷情况下，抗磨剂物理吸附于机件的表面，形成物理吸附边界润滑膜，起润滑作用。(2)在高温、高负荷、高冲击的情况下，形成了化学反应边界润滑膜。

本技术是利用化学偶合技术，将活性分子(官能基)制成极压抗磨添加剂，添加剂稳定地溶入润滑油中，由于偶合化学结构具有界面活性，能物理性的吸附于金属表面，利用机件在极压环境下的摩擦、高压导致的局部高温驱动化学反应，机件间的剧烈碰撞冲击，提供了活性分子热裂解反应的动力学条件，达到了与金属发生化学反应的条件，形成剪切强度低的固体保护膜，把两金属表面隔开，从而防止了金属磨损和烧结，具有极强的抗极压性能。并随着摩擦部件的持续不断冲击，使反应传播并继续进行。所形成的保护膜具有高硬度、低摩擦系数、低剪切强度的特性；同时保护膜稳定性高，不易破损，能把机件表面看不见的磨痕填满，使之光滑而减小摩擦，同时该保护膜能提高发动机的密封性能。因此可以有效延长机具寿命、节约能源、减低排放。

本发明的技术方案如下：

高效节能极压抗磨修复剂由耦合剂、减磨剂、润滑剂、反应促进剂、修复因子、分散剂组成。具体为：含铝化合物0.5～2％、钙化合物0.25～2％、镁化合物0.25～2％、钼化合物0.25～2％、硼化酰胺1～6％、耦合剂0.5～5％、反应促进剂0.25～2％、稳定剂分散剂50～95％。

优选的各组分的组成分别为：含铝化合物0.75～1.75％、钙化合物0.5～2％、镁化合物0.5～1.75％、钼化合物0.5～2％、硼化酰胺3～6％、耦合剂1～2％、反应促进剂0.5～2％、稳定分散剂80～92％。

上述的铝化合物为醋酸铝、叔丁氧基铝、异丙醇铝、苯氧化铝、或纳米氧化铝、氢氧化铝。

上述的钙化合物为醋酸钙、氢氧化钙、葡糖糖酸钙、硬脂酸钙、纳米氧化钙。

上述的镁化合物为氢氧化镁、烷醇镁、葡萄糖酸镁、或硬脂酸镁。

上述的钼化合物为有机钼，环烷酸钼、异辛酸钼、钼酸脂化合物、氮钼化合物。

上诉的硼化酰胺由醇胺和硼酸以(2～4)∶1的重量比在80～160℃反应2～12小时，在惰性气体保护下制得。

上述的醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、含芳基醇胺。

上述的耦合剂为烷醇基钛，钛酸异丙脂、四叔丁基钛酸酯。

上述的稳定剂为石油蜡、氯化石油蜡或蜂蜡，优选氯含量为0.2～1％的氯化石蜡。

具体实施方法

一、硼化醇酰胺

(1)硼化乙醇酰胺的合成

在带有氮气保护、夹套加热的三口瓶中，加入120g乙醇胺和40g硼酸，加热、搅拌至硼酸完全溶解，然后加热到90℃，反应8小时，制得的产品为微黄色透明液体，溶于水和极性溶剂。

(2)硼化三乙醇酰胺的合成

在带有氮气保护，夹套加热和搅拌的三口瓶中，加入120g的三乙醇胺和40g硼酸，加热、搅拌至完全溶解，然后加热到95℃，反应8小时，制得的产品为微黄色透明液体，溶于水和极性溶剂。

(3)硼化邻氨基苯酰胺的合成

在带有氮气保护，夹套加热和搅拌的三口瓶中，加入120g的邻氨基苯酚和40g硼酸，加热、搅拌至完全溶解，然后加热到120℃，反应10小时，制得的产品为微黄色透明液体，溶于水和极性溶剂。

二、高效节能极压抗磨修复剂制备

(1)高效节能极压抗磨修复剂A的制备

20g异丙醇铝，20g葡糖糖酸镁，60g制得硼化乙醇酰胺(1)，30g钛酸异丙醇，20g硬脂酸钙，20g环烷酸钼，和900g氯含量1％的氯化石油腊后，在氮气保护下于60℃搅拌1小时得到极性油溶性透明液体。

(2)高效节能极压修复剂B的制备

将20g异丙醇铝，20g葡糖糖酸镁，60g制得硼化三乙醇酰胺和30g钛酸异丙醇，20g葡萄糖酸钙，20g钼酸酯化合物，和900g氯含量1％的氯化石油腊后，在氮气保护下于85℃搅拌2小时得到极性油溶性透明液体。

(3)高效节能极压修复剂C的制备

将20g异丙醇铝，20g葡糖糖酸镁，60g制得硼化邻氨基苯酰胺和30g钛酸异丙醇，20g葡萄糖酸钙，20g钼酸酯化合物，和900g氯含量1％的氯化石油腊后，在氮气保护下于90℃搅拌2小时得到极性油溶性透明液体。

三、承载能力检测

润滑油承载能力检测试验依据国家标准GB/T3142-1982(1990)《润滑剂承载能力测定法(四球法)》进行，试验在MO-800型四球磨损实验机上完成，磨痕测量在25倍工具显微镜下完成。

试验条件和方法：试验环境温度为31℃，四球磨损实验机钢球直径为12.7mm，主轴转速为1450rpm；逐级加载，测试摩擦磨损10秒后的磨斑直径，并与标准对照，以磨斑小于等于各载荷下对应D_补偿(1+5％)的最大载荷作为最大无咬卡载荷P_b。实验结果见下表

结论：添加5％高效节能极压抗磨修复剂，其最大无咬卡载荷P_b可达105kg到108kg，较原发动机进口机油最大无咬卡载荷提高了17kg-20kg(三个等级)。

四、润滑油减磨能力检测

润滑油减磨能力实验参照美国国家标准化组织发布的ANSI/ASTM D5183-2005《Test Method for Determination of the Coefficient of Friction of Lubricants Using the Four-Ball Wear Test Machine》进行，试验在MO-800型四球磨损实验机上完成，磨痕测量在25倍工具显微镜下完成。

实验条件：试验环境温度为29℃，四球磨损实验机钢球直径为12.7mm，主轴转速为：1450rpm；载荷设定为75kg，实验时间为：30min。

实验编号：

SAE 5W-3D API SL进口发动机专用机油	0
		SAE 5W-3D API SL进口发动机专用机油+5％高效节能极压抗磨修复剂A	A
SAE 5W-3D API SL进口发动机专用机油+5％高效节能极压抗磨修复剂B	B
		SAE 5W-3D API SL进口发动机专用机油+5％高效节能极压抗磨修复剂C	C

实验结果，见下表：

样品名称	平均磨斑直径(mm)	平均摩擦系数	平均温升(℃)
				0	0.42	0.048	52.1
A	0.37	0.0213	47.8
				B	0.37	0.0215	48.5
C	0.39	0.0285	48.2

结论：在实验条件下(线速度0.576米/秒，名义载荷75公斤，实验时间30分钟)，添加高效复合型极压抗磨修复添加剂，其平均摩擦系数比未添加降低达到55.6％，平均磨斑直径减少11.9％，减磨效果明显。

五、应用实例

依据国标GB4352-2007《载货汽车运行燃料消耗量》和13234-2009《企业节能量计算方法进行》按照机油量的5％添加高效节能极压抗磨修复剂，车辆循环行走相同的道路，选择了使用汽油和柴油车辆，测试节油效果，结果见下表。

序号	添加剂	重卡节油率(柴油)	轻卡节油率(汽油)	小型商务车(汽油)
					1	A	16.67％	12.23％	13.91％
2	B	12.79％	13.17％	20.90％
					3	C	11.79％	10.73％	15.66％

结论：在相同的条件下，汽油、柴油不同的车辆，添加高效复合型极压抗磨修复添加剂后节油效果明显，节油率达到11％以上，同时添加后汽车噪音明显下降，驾驶时，感觉动力增强。

Claims

1.高效节能极压抗磨修复剂由耦合剂、减磨剂、润滑剂、反应促进剂、修复因子、分散剂组成。具体由以下组分制备而成为：含铝化合物0.5～2％、钙化合物0.25～2％、镁化合物0.25～2％、钼化合物0.25～2％、硼化酰胺1～6％、耦合剂0.5～5％、反应促进剂0.25～2％、稳定剂分散剂50～95％。

2.根据权利要求1所述高效节能极压抗磨修复剂，所述的各组分优选的各组成分别为：含铝化合物0.75～1.75％、钙化合物0.5～2％、镁化合物0.5～1.75％、钼化合物0.5～2％、硼化酰胺3～6％、耦合剂1～2％、反应促进剂0.5～2％、稳定分散剂80～92％。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的铝化合物为醋酸铝、叔丁氧基铝、异丙醇铝、苯氧化铝、或纳米氧化铝、氢氧化铝。

4.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能抗磨修复剂，其特征在于：所述的上述的钙化合物为醋酸钙、氢氧化钙、葡糖糖酸钙、硬脂酸钙、纳米氧化钙。

5.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的上述的镁化合物为氢氧化镁、烷醇镁、葡萄糖酸镁、或硬脂酸镁。

6.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的上述的钼化合物为有机钼，环烷酸钼、异辛酸钼、钼酸脂化合物、氮钼配合物。

7.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：硼化酰胺的制备：由醇胺和硼酸以(2～4)∶1的重量比在80～160℃反应2～12小时，在惰性气体保护下制得硼化酰胺。

8.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、含芳基醇胺。

9.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的耦合剂为烷醇基钛。

10.根据权利要求9中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的烷醇基钛为钛酸异丙脂或四叔丁基钛酸酯。

11.根据权利要求10中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的烷醇基钛为钛酸异丙脂。

12.根据权利要求1～2中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的稳定分散剂为石油蜡、氯化石油蜡或蜂蜡。

13.根据权利要求12中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的稳定分散剂为氯化石油蜡。

14.根据权利要求13中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的稳定分散剂为氯化石油蜡的含氯量为1％。

15.根据权利要求13中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的制备方法包括：(1)硼化酰胺的制备：由醇胺和硼酸以(2～4)∶1的重量比在80～160℃反应2～12小时，在惰性气体保护下制得硼化酰胺。(2)高效节能极压抗磨修复剂的制备：在惰性气体保护下将含铝化合物、含钙化合物、含镁化合物、含钼化合物、硼化酰胺、钛耦合剂、润滑剂、反应促进剂、修复因子、稳定分散剂，在反应温度为60～90℃的条件下反应0.5～4.0小时。

16.根据权利要求15中任一项所述的高效节能极压抗磨修复剂，其特征在于：所述的惰性气体为氮气或氩气。