CN103087805A

CN103087805A - 一种能修复发动机缸体的纳米材料修复剂

Info

Publication number: CN103087805A
Application number: CN2013100319830A
Authority: CN
Inventors: 吕林利; 钟明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开了一种能修复发动机缸体的纳米材料修复剂，包括纳米铜2-15％，纳米LaF₃1-5％，MoS₂分散液2-5％，分散剂0.5-1％，粘度指数调节剂2-15％，合成润滑油66-92％，以质量计；其中所用的纳米铜是采用液相法制成的。本发明公开的纳米材料修复剂能自行修复已磨损的发动机缸体表面，提高汽缸压力，提高机油抗氧化安定性，增加发动机动力。

Description

一种能修复发动机缸体的纳米材料修复剂

技术领域

本发明涉及一种纳米材料修复剂，用于发动机缸体修复，属于材料化学领域。

背景技术

汽车经过长时间的行驶，发动机汽缸活塞由于频繁运动会产生磨损，导致活塞与汽缸缸壁之间的间隙增大，出现汽车动力下降，烧机油和冒烟的问题，针对上述问题，通常会使用发动机强力修复剂来解决。

常用的汽车发动机强力修复剂普遍采用二烷基硫代磷酸盐ZDDP制成，由于ZDDP中磷的含量较高，超过国标规范，此种产品通常只能用于低档轿车，并且随着人们对环保要求的升高，此种产品面临淘汰的境地；同时ZDDP含磷还会严重妨碍三元催化转化器发挥废气净化作用，在某些情况下还会导致监测空燃比的氧气传感器失灵。

普通润滑油产品大都存在以下问题：(1)在纯油介质下，其摩擦系数都大于0.003，在干摩擦条件下就会失去应有润滑功能；(2)润滑效果仍达不到日益提高标准的消费者期望；(3)在抗磨、减摩功效上仍不能满足在特定恶劣条件下的使用要求，比如在长时间重负荷运行、机油泄漏后少油甚至无油状态下的短时间使用。

针对已有产品缺陷，市场上也出现了一些采用纳米材料制备的发动机修复剂，但这些材料大都面临纳米材料制作工艺或分散工艺方面的难题，实际效果不佳，生产和使用成本都较高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种能修复发动机缸体的纳米材料修复剂，与常规修复剂相比，本发明的纳米材料修复剂不含磷，无污染，对汽车部件使用寿命无影响；与其他的纳米材料发动机修复剂相比，本发明的纳米材料修复剂易分散，不会产生沉淀，稳定性极好。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种能修复发动机缸体的纳米材料修复剂，包括纳米铜2-15％，纳米LaF₃1-5％，MoS₂分散液2-5％，分散剂0.5-1％，粘度指数调节剂2-15％，合成润滑油66-92％，以质量计；其中所用的纳米铜是采用液相法制成的。

本发明的纳米材料修复剂充分利用了纳米铜、纳米LaF₃的性能，并作用于以润滑油为载体的任何机械装备摩擦副表面。使用时，纳米粒子随润滑油分散于各个摩擦副接触层，在温度、压力、摩擦力作用下，摩擦副表面产生剧烈摩擦和塑形变形，纳米颗粒会在摩擦表面沉积成膜，并与摩擦表面作用。当摩擦表面温度高到一定值时，纳米颗粒强度下降，增强润滑与表面摩擦的微观颗粒产生共晶、渗透、“焊接”、填补表面微观沟谷，修复摩擦副表面。在摩擦副表面形成具有超强硬度、极高光洁度和超耐磨的自修复膜，达到最佳的间隙配合公差，使得摩擦力的作用减少、摩擦系数降低，完成修复过程。润滑油中的纳米颗粒不断的寻找新的摩擦缺陷，并且在超光滑的摩擦表面，实现滚动摩擦，进一步减少摩擦力，降低摩擦系数，从而形成一层具有减摩抗磨作用的液态或固态自修复膜，从而产生显著的修复效果，明显提高动力，降低发动机噪音。

在本发明中，所述纳米铜粒径为3-10nm，铜的质量含量为20-25％。该纳米铜是通过液相还原工艺制成的，与已有的类似产品采用的固体粉末纳米铜不同，本发明所使用的纳米铜为液相法制作，已分散在液相中，有很好的亲油性，使用时极易分散，不会产生沉淀，稳定性极好；可有效修复机械磨损，具有显著的减摩擦作用，其性能远优于使用纳米铜粉末的分散液。

在本发明中，所述纳米LaF₃粒径为30-50nm，纳米LaF₃具有显著的抗磨和润滑性能，与液相法制备的纳米铜之间具有明显的协同作用，改善作用效果。

为了进一步增强纳米LaF₃的润滑和粘附性能，所述纳米LaF₃表面用硬脂酸或硅烷偶联剂(如KH-550、KH-560)进行修饰。

在本发明中，所述MoS₂分散液(即二硫化钼分散液，含二硫化钼固体润滑剂的矿物油悬浮液)粒径为50-100nm，有效含量(即MoS₂的质量含量)为12-15％，具有显著的减摩、润滑作用。

在本发明中，所述分散剂为聚异丁烯丁二烯亚胺、聚醚胺的一种或多种混合物，有利于纳米材料修复剂的均一性，使各成分分散完全。

在本发明中，所述粘度指数调节剂为苯乙烯/丁二烯/烯基偶联剂无规聚合物(即苯乙烯、丁二烯、烯基偶联剂无规聚合物)、N-十八烷基对苯二甲酸酰胺钠盐中的一种或多种混合物，用于改善产品的高温润滑性和低温流动性。

优选的，所述苯乙烯/丁二烯/烯基偶联剂无规聚合物分子量为40000-60000。

在本发明中，合成润滑油可以是市场上销售的任意一种合成润滑油，优选为全合成SM0W30、SM5W30、SM5W40、SM10W30、SM10W40中的一种或一种以上的混合物。

相应的，本发明公开了所述纳米材料修复剂的制备方法，包括下述步骤：(1)由液相法制成纳米铜；(2)按照质量含量，将纳米铜、纳米LaF3，MoS2分散液，分散剂，粘度指数调节剂，半合成润滑油用高速分散机分散，然后超声波震荡即得。

其中，步骤1采用液相法制备纳米铜，可以采用本领域任何可行的液相还原工艺制成纳米铜，其工艺原理是在液相中由还原剂还原二价铜盐制得，在本领域已存在多种文献公开了液相还原工艺制备纳米铜，如中国专利申请200810037326.6、03109198.9、201110140063.3等、《纳米铜的制备与表征》(热加工工艺，2011，40(24)，高旭端、王顺兴)、《液相还原法制备纳米铜粉的研究进展》(材料导报，2005，19(z1)，王立栋、隋贤栋、黄肖容、许静)、《正交实验法优化纳米铜粉制备工艺参数》(有色金属，2008，60(3)，黄琳、占丹、肖作安)、《粒径可控的铜纳米粒子的液相还原法制备》(化学工程师，2008，22(5)，李延军、唐建国、刘继宪、王瑶)等，采用上述文献公开的工艺均可制备本发明所需的纳米铜。

所称的高速分散机是本领域约定俗成的概念，是指具有较高转速的分散机，通常此类分散机具有200-3000转/分钟的转速，为了保证分散效果，分散时间为3-4小时；超声处理的参数是可以根据生产需要合理调整的，优选超声波震荡的参数为超声频率：46KHz，震荡时间：1-3小时。

本发明制备的纳米材料修复剂通过使用多种成分具有显著的协同作用，能使润滑油大大提高抗氧化安定性；能提高润滑效果，降低磨损；能自动修复磨损金属件表面；能提高润滑油散热效果。并且所用的纳米铜为液相还原工艺制备的，已分散在液相中，有很好的亲油性，使用时极易分散，不会产生沉淀，稳定性极好，比固态纳米铜粉末性能优异。

本发明的纳米材料修复剂用于发动机能明显提高动力，降低发动机噪音。在无润滑油干摩擦条件下能明显降低发动机磨损，观察磨损表面与未使用本修复剂磨损表面对比，用肉眼即能观察到有显著改善。

具体实施方式

以下实施例仅用于说明本发明的一种较优实现，并非构成限制。本发明的保护范围涵盖于其权利要求及权利要求的等同变化。

实施例1

一种能修复发动机缸体的纳米材料修复剂，其质量百分比组成为：

将以上材料用高速分散机分散3小时，然后用46KHz超声波震荡1小时。

使用方式：将400ml修复剂兑入4L新机油中即可，5000公里内不用更换机油。

实施例2

将以上材料用高速分散机分散3小时，然后用46KHz超声波震荡2小时。

实施例3

将以上材料用高速分散机分散4小时，然后用46KHz超声波震荡2小时。

实施例4

将以上材料用高速分散机分散4小时，然后用46KHz超声波震荡3小时。

在常见的汽车发动机(国产162FMJ型发动机)上对本发明的修复剂进行了实验，将400ml修复剂兑入4L新机油中，发动机在正常使用强度下正常启动半小时，分别加入实施例1-4的修复剂样品，与未加入修复剂，只使用4L新机油新机油的发动机进行了机械密封件密封端面摩擦系数测试，使用了上述修复剂的密封端面摩擦系数分别为0.022、0.022、0.020、0.019，不使用修复剂单纯使用机油的摩擦系数为0.041，显示本发明的产品润滑性能非常好，显著降低摩擦。

申请人按照上述用量将将400ml修复剂兑入4L新机油中，在北汽福田BJ493系列发动机上进行了实验，经过400小时的耐久试验后测试发动机的最大扭矩、最大功率等机械性能参数，并与发动机出厂时的动力参数进行比较，发现动力参数没有出现下降，显示本发明的修复剂能有效保持和保护发动机，对其长期使用磨损进行有效修复。拆机以后发现老化试验测试后的发动机与新出厂的发动机进行比较，零件无明显变化，无异常磨损，机油的理化参数(颜色、密度、粘度等)保持正常。

Claims

1.一种能修复发动机缸体的纳米材料修复剂，包括纳米铜2-15％，纳米LaF₃1-5％，MoS₂分散液2-5％，分散剂0.5-1％，粘度指数调节剂2-15％，合成润滑油66-92％，以质量计；其中所用的纳米铜是采用液相法制成的。

2.根据权利要求1所述的纳米材料修复剂，其特征在于所述纳米铜粒径为3-10nm，铜的质量含量为20-25％。

3.根据权利要求1所述的纳米材料修复剂，其特征在于所述纳米LaF₃粒径为30-50nm。

4.根据权利要求3所述的纳米材料修复剂，其特征在于所述纳米LaF₃表面用硬脂酸或硅烷偶联剂进行修饰。

5.根据权利要求1所述的纳米材料修复剂，其特征在于所述MoS₂分散液粒径为50-100nm，有效含量为12-15％。

6.根据权利要求1所述的纳米材料修复剂，其特征在于所述分散剂为聚异丁烯丁二烯亚胺、聚醚胺的一种或多种混合物。

7.根据权利要求1所述的纳米材料修复剂，其特征在于所述粘度指数调节剂为苯乙烯/丁二烯/烯基偶联剂无规聚合物、N-十八烷基对苯二甲酸酰胺钠盐中的一种或多种混合物。

8.根据权利要求7所述的纳米材料修复剂，其特征在于所述苯乙烯/丁二烯/烯基偶联剂无规聚合物分子量为40000-60000。

9.上述任一权利要求所述的纳米材料修复剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)由液相法制成纳米铜；(2)按照质量含量，将纳米铜、纳米LaF3，MoS2分散液，分散剂，粘度指数调节剂，半合成润滑油用高速分散机分散，然后超声波震荡即得。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于分散时间为3-4小时；超声波震荡的参数为超声频率：46KHz，震荡时间：1-3小时。