CN103013621B - 一种节能环保润滑油用纳米功能材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能环保润滑油用纳米功能材料的制备方法，是由重量比为30-50%的SiO₂纳米材料、10-20%乙二醇、20-30%四甲基鍨炔醇抗氧化及理化性能调理剂20-40%新戊基二元醇酯合成而成。本发明所制备的纳米功能性材料通过内燃发动机台架试验，按5%重量比加入壳牌内燃机用润滑油中，可节省燃料油7.3%。在车辆实际使用中，可节省燃料油达到10-40%，节能效果显著，远超过国内外的各种添加剂节能在3%以下的产品。

Description

一种节能环保润滑油用纳米功能材料的制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，涉及无机物纳米功能材料，尤其是一种节能环保润滑油用纳米功能材料的制备方法。

背景技术

润滑油是用在各种类型机械上减少摩擦、保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油最主要的性能是粘度、氧化安定性和润滑性，它们与润滑油馏分的组成密切相关。润滑油添加剂可使润滑剂得到某种新的特性或改善润滑剂中已有的一些特性。但现有的润滑油添加剂在减少润滑油的摩擦磨损、减少机械振动噪音及降低油温方面的效果一般，抗氧化性较差，由此降低了润滑油的使用寿命。

通过检索，发现一篇与本发明申请相关的公开专利文献：一种二氧化硅空心纳米结构及其制备方法（CN102009981A），是以正硅酸四乙酯(TEOS)为前躯体，以聚苯乙烯/氯化2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基胺(PS/MTC)共聚微球为模板，通过球形模板的限制作用来控制产物的形貌，从而在相对低的温度条件下，大量合成尺寸和结构都具有高同向性的二氧化硅空心纳米结构，解决了以往合成二氧化硅过程中的尺寸分布范围过大的问题，工艺简单，成本低廉，适合大规模的工业生产，特别适合作为润滑油添加剂。

通过技术特征对比，上述公开专利文献与本发明申请有较大不同。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种节能效果好、延长润滑油使用寿命的润滑油专用纳米功能材料的制备方法。

本发明实现目的的技术方案是：

一种节能环保润滑油用纳米功能材料的制备方法，步骤是：

⑴将乙二醇按20-25%重量比由泵输送至制备釜，然后用氮气1-25kg/cm²进行气体保护，釜内温度为60-70℃；

⑵将SiO₂纳米材料用氮气输送由釜底输入至制备釜，其量约为30-50%，启动微波诱导器，启动搅拌器，搅拌速度由20-120npr，搅拌2-3小时；

⑶再投入20-25%的四甲基鍨炔醇，搅拌1-2小时；

⑷加入重量比为20-40%的新戊基二元醇酯，调合搅拌2-3小时，搅拌转数30-40npr，搅拌均匀后即得纳米功能性材料成品。

而且，所述SiO₂纳米材料的制备方法为：

⑴将膨润土经无机酸化处理及水漂洗，在80-100℃干燥为原料，将上述原料在高能球磨机上加工，使原料由100目的粒度加工成700-800目的粒度；加工时，控制温度为30-60℃，并同时充氮气保护，氮气的压力为0.1-0.5kg/cm²；

⑵纳米粒度处理：在高能球磨机上处理，温度控制在60-70℃，充氮气保护，氮气的压力为0.5-1kg/cm²，控制时间4-6小时，既得SiO₂纳米材料。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明所制备的纳米功能性材料通过内燃发动机台架试验，按5%重量比加入壳牌内燃机用润滑油中，可节省燃料油7.3%。在车辆实际使用中，可节省燃料油达到10-40%，节能效果显著，远超过国内外的各种添加剂节能在3%以下的产品。

2、本发明所制备的纳米功能性材料具有较高的抗氧化性能，并可最大限度减少摩擦损害，经过检验，可延长机油的使用寿命2-40倍，延长运转设备的使用寿命2-3倍。

3、本发明所制备的纳米功能性材料在节省燃油的同时，也意味着有害物的排放量减少50%以上，节能效果十分明显，具有广阔的应用前景。

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种节能环保润滑油用纳米功能材料的制备方法，是由重量比为30-50%的无机物SiO₂纳米材料、10-20%乙二醇、20-30%四甲基鍨炔醇抗氧化及理化性能调理剂20-40%新戊基二元醇酯合成，其具体步骤是：

⑴纳米材料SiO₂的制备：

预处理粘土（主要是膨润土）经常规的无机稀硫酸及碱中和酸化处理及水漂洗，在80-100℃干燥为原料；将上述原料在高能球磨机上加工，使原料由100目的粒度加工成700-800目的粒度；加工时，控制温度为30-60℃，并同时充氮气保护，氮气的压力为0.1-0.5kg/cm²，控制pH值为6～8，SiO₂纯度为99%；

⑵纳米粒度处理：在高能球磨机上处理，温度控制在60-70℃，充氮气保护，氮气的压力为0.5-1kg/cm²，控制时间4-6小时，由此可生产10-80nm不同粒度的SiO₂纳米材料产品。这个阶段根据实际需要进行，保护气体的温度由列管换热器进行热交换。

⑶表面处理：纳米粒子由于其表面积较大而易团聚，因此为了得到纳米结构的复合物，必须进行物理处理，可加入表面活性剂或者聚合物包覆实现。

处理方法：用低分子质量表面活性剂或者高相对分子质量聚合物包覆粒子，物理处理通常会在纳米粒子和改性剂之间产生次价力，例如范德华力氢键和静电力，一个表面活性剂分子含有一个或更多的极性基团。

本专利采用两个羟基极性基团的乙二醇，其处理的原理是其表面活性的二个极性基团，通过静电的相互作用，在纳米粒子高能表面优先吸附后，加入四甲基鍨炔醇作为超分散剂，该超分散剂仅能包覆纳米离子团聚体，这种长链结构的极性使他们很难扩散进团聚体中，超分散剂四甲基鍨炔醇的聚合物，它有功能基团有助于通过氢键和静电力将分散剂锚固到无机物粒子的表面，具有如下优点：

a它在粒子表面的锚固比表面活性剂更强，因此很难脱附；b长的聚合物链可以更加有效地抑制离子的再团聚；c可以用嵌段共聚物来表示特殊分子结构，确保粒子的隔离效果，并且避免了粒子之间通过相同的可溶性链发生桥联。

表面处理的具体工艺实施条件：

将乙二醇聚合物按20-25%重量比由泵输送至制备釜，然后用氮气1-25kg/cm²进行气体保护，釜内温度为60-70℃（采用夹套加热）；

将SiO₂纳米材料用氮气输送由釜底输入至制备釜，其量约为30-50%，启动微波诱导器(2400MHz)，启动搅拌器，搅拌速度由20-120npr，搅拌2-3小时；再投入20-25%的四甲基鍨炔醇，搅拌1-2小时。

⑷加入重量比为20—40%新戊基二元醇酸酯（3970#英国禾大公司产品）泵送入釜，调合搅拌2—3小时，搅拌转数30—40npr，即得纳米功能性材料成品。由此可增加油品的极压抗磨性，同时可调和成所需的理化指标，以满足工业用润滑油和内燃机用润滑油的使用要求。

本产品的理化指标为：

纳米粒度对抗磨性能的影响及粒度的筛选，其试验方法为：

将1%不同粒径产品分别加入500SV基础油中，进行四球机对比试验，试验方法依据GB／73142。

其结果如下：

样品ML₁ML₂ML₃ML₄ML₅

D(mm)0.490.470.470.490.51

P_B（N）11151119112110921028

其中ML₁5-10nm ML₂10-20nm ML₃20-30nm ML₄30-50nm ML₅40-60nm；上述结果说明：作为润滑油用的抗磨效果对该产品而言，以10—30nm为最佳。

Claims (1)

1.一种节能环保润滑油用纳米功能材料的制备方法，其特征在于：步骤是：

⑴将乙二醇按20-25%重量百分比由泵输送至制备釜，然后用氮气1-25kg/cm²进行气体保护，釜内温度为60-70℃；

⑵将SiO₂纳米材料用氮气输送由釜底输入至制备釜，其重量百分比为30-50%，启动微波诱导器，启动搅拌器，搅拌速度为20-120npr，搅拌2-3小时；

⑶再投入重量百分比为20-25%的四甲基鍨炔醇，搅拌1-2小时；

⑷加入重量百分比为20-40%的新戊基二元醇酯，调合搅拌2—3小时，搅拌转数30—40npr，搅拌均匀后即得纳米功能材料成品；

上述各原料用量为100%；

所述SiO₂纳米材料的制备方法为：

⑴将膨润土经无机酸化处理及水漂洗，在80-100℃干燥为原料，将上述原料在高能球磨机上加工，使原料由100目的粒度加工成700-800目的粒度；加工时，控制温度为30-60℃，并同时充氮气保护，氮气的压力为0.1-0.5kg/cm²；

⑵纳米粒度处理：在高能球磨机上处理，温度控制在60-70℃，充氮气保护，氮气的压力为0.5-1kg/cm²，控制时间4-6小时，既得SiO₂纳米材料。