CN103666649B

CN103666649B - 一种发动机修复剂及其制备方法

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Publication number: CN103666649B
Application number: CN201210357522.8A
Authority: CN
Inventors: 冷世伟; 胡文
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: CN103666649A

Abstract

本发明提供了一种发动机修复剂，包括基础油、纳米氮化硅粉、胶体石墨、分散剂和粘度指数改进剂。本发明还提供了一种发动机修复剂的制备方法。本发明提供的发动机修复剂环保有效。

Description

一种发动机修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种发动机添加剂，尤其涉及一种发动机修复剂及其制备方法。

背景技术

目前市面上的发动机修复剂产品中主要添加二硫化钼、有机钼化合物、氮化硼粉等作为修复材料。其中，二硫化钼应用最广泛。有机钼化合物一般为Mo-P-S化合物和Mo-C-S化合物，如二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫氨基甲酸钼等，属于油溶性有机物，在油品中分散好。二硫化钼、有机钼化合物作为修复材料均含有硫、磷元素，随着机油标准的升级，对硫磷含量也有限制，将会限制该类添加剂的应用。市场上有些添加剂虽有一定的效果，但又达不到环保要求。

CN201010561836.0公开了一种发动机润滑油稳定添加剂，其特征在于：由基础油；聚异丁烯多丁酰亚胺；硫化烷基粉钙；硫磷丁辛基辛盐；聚烷氧基多醇组成。此种添加剂具有较佳的清净分散作用，但不具备修复性能。

CN201010571498.9公开了一种修复发动机润滑油添加剂，基本特征在于：由基础油；二烷基二硫代磷酸金属盐；金属磺酸盐；苯并三唑；二硫代磷酸酯；聚异丁烯；聚烷氧基聚胺；聚烷基甲基丙烯酸酯；纳米级氧化铜粉；纳米级金属镁粉组成。此种添加剂含有硫磷等元素，不利于环保。

发明内容

为了解决现有技术中发动机修复剂产品修复效果与环保要求无法兼具的问题，本发明提供了一种发动机修复剂，包括基础油、纳米氮化硅粉、胶体石墨、分散剂和粘度指数改进剂。

本发明中，发明人通过大量的实验发现：纳米氮化硅粉与胶体石墨配合使用，纳米氮化硅可填补在磨损的凹陷处，也可在空隙中起到滚珠润滑的作用；胶体石墨可以填补氮化硅进入磨损的凹陷处后所剩的微小空隙，并在表面形成高润滑的保护层，二者功能上互补，提高了修复磨损效果，从而提高了润滑性。

本发明的发明人还认为：加入分散剂和粘度指数改进剂，分散剂通过对纳米氮化硅粒子的包裹，防止团聚，提高了纳米氮化硅和胶体石墨在油品中悬浮存储状态；粘度指数改进剂调整了油品的粘度指数，提高了油品的品质，并通过适当地提高粘度来提高纳米氮化硅和胶体石墨在油品中悬浮存储状态。。

本发明还提供了一种发动机修复剂的制备方法，包括：步骤1）其特征在于，将纳米氮化硅粉和胶体石墨加入到分散剂中后得预分散物Ⅰ；步骤2）添加步骤1）得的预分散物Ⅰ和粘度指数改进剂到基础油中，通过此方法可得到本发明所述的发动机修复剂。

本发明提供的发动机修复剂添加入润滑油中，增加了油膜的强度，增加了油品的极限工作能力，尤其减小了摩擦系数，降低了磨损，具有良好的修复性能，且不含硫磷，环保。

具体实施方式

本发明提供了一种发动机修复剂，包括基础油、纳米氮化硅粉、胶体石墨、分散剂和粘度指数改进剂。

根据本发明，优选地，以所述修复剂的总重量为基准，各组分的重量百分含量为：纳米氮化硅粉0.5-3wt%，胶体石墨1-5wt%，分散剂15-30wt%，粘度指数改进剂10-20%，余量为基础油。

进一步优选地，以所述修复剂的总重量为基准，各组分的重量百分含量为：纳米氮化硅粉0.5-2wt%，胶体石墨1-3wt%，分散剂20-28wt%，粘度指数改进剂15-20%，余量为基础油。

所述纳米氮化硅粉粒径D₅₀20-50nm，具有优异的硬度，耐磨性，低摩擦系数。本发明的发明人发现，此纳米级的氧化硅粉颗粒可以填补在磨损的凹陷处，也可以在空隙中起到滚珠润滑的作用。

对于本发明中提到的“磨损的凹陷处”均具体解释为：相对运动的机械零件，其相互接触的金属表面无论加工如何精密，从微观上看都是凹凸不平的。当摩擦表面压力高，相对运动速度大时，金属表面的凹凸点互相啮合，产生局部高压、高温，这时，如果润滑条件保证不了，则会造成接触点间的熔焊，随后又相对滑移中撕脱，使摩擦表面发生拉伤和早期的严重磨损，这种情况在汽车发动机上的表现就是擦伤、拉缸、烧瓦等异常磨损。

对于本发明中的“空隙”均具体解释为：发动机运动是，活塞在缸体中往复运动的，润滑油在活塞和缸体空隙间形成油膜起到润滑作用。添加入纳米粒子，有如加入微小的滚珠，提高润滑性。

根据本发明，优选地，所述胶体石墨为层状结构。此发明中，发明人发现：胶体石墨可以填补氮化硅粉进入磨损的凹陷处所剩的微小空隙，并在表面形成高润滑的保护层。

根据本发明，优选地，所述分散剂为聚异丁烯二酰亚胺、聚异丁烯二酸酯和苄胺中的一种或几种，有利于提高上述修复材料在油品中的悬浮能力。

根据本发明，优选地，所述粘度指数改进剂为苯乙烯聚酯类或聚甲基丙烯酸酯类中的一种或几种。此发明中，本发明人发现：加入分散剂和粘度指数改进剂，分散剂通过对纳米粒子的包裹，防止团聚，提高了纳米氮化硅和胶体石墨在油品中悬浮存储状态；粘度指数改进剂调整了油品的粘度指数，提高了油品的品质，并通过适当提高粘度来提高了了纳米氮化硅和胶体石墨在油品中悬浮存储状态。粘度指数改进剂不仅调整产品的粘度指数，还提高了修复材料在油品中的悬浮能力，并可提高油膜厚度从而增加发动机的密封性，从而进一步降低油耗。

根据本发明，所述基础油为本领域技术人员公知的基础油，发动机润滑油中使用的基础油均可，优选地，所述基础油选自100N或150N润滑油基础油。

本发明还提供了一种发动机修复剂的制备方法，包括：步骤1）其特征在于，将纳米氮化硅粉和胶体石墨加入到分散剂中后得预分散物Ⅰ；步骤2）往基础油中加入步骤1）得的预分散物Ⅰ和粘度指数改进剂，通过此方法可得到本发明所述的发动机修复剂。

根据本发明，优选地，所述步骤1）中加入到分散剂后采用高速分散剂分散，得到的预分散物Ⅰ的细度小于5μm。

根据本发明，优选地，所述步骤1）中加入到分散剂后采用高速分散机分散，转速为800-150转/分钟。

根据本发明，优选地，所述步骤2）中加入步骤1）得的预分散物Ⅰ和粘度指数改进剂到基础油中后，进行300-800转/min低速分散30-60分钟，过滤分装。

本发明所述的发动机修复剂与润滑油结合形成修复组合物，具有良好的修复性能。

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到，本发明没有特殊限定。实施例及对比例中的“%”均为重量百分比含量。

实施例1

以制备250g修复剂为例：

步骤1）：称取纳米氮化硅粉（粒径20nm）2g（0.8wt%）和胶体石墨7.5g（3wt%），加入到50g（20wt%）的分散剂单烯基丁二酰亚胺（151A）中，采用高速分散机分散，转速为1000转/分钟，至细度小于5um，得到预分散物Ⅰ；

步骤2）称取160.5g（64.2wt%）的基础油_100SN，加入步骤1）得到的预分散物Ⅰ和粘度指数改进剂聚甲基丙烯酸酯（T602）30g（12wt%），低速分散30分钟，过滤分装，记为样品S1。

实施例2

以制备250g修复剂为例：

步骤1）：称取纳米氮化硅粉（粒径50nm）3.75g（1.5wt%）和胶体石墨3.75g（1.5wt%），加入到62.5g（25wt%）的分散剂聚异丁烯丁二酰亚胺（155分散剂）中，采用高速分散机分散，转速为1200转/分钟，至细度小于5um，得到预分散物Ⅰ；

步骤2）：称取142.5g（57wt%）的基础油_150N，加入步骤1）得到的预分散物Ⅰ和粘度指数改进剂聚甲基丙烯酸酯（T602）37.5g（15wt%），低速分散40分钟，过滤分装，记为样品S2。

实施例3

以制备250g修复剂为例：

步骤1）：称取纳米氮化硅粉1.25g（粒径40nm）（0.5wt%）和胶体石墨2.5g（1wt%），加入到75g（30wt%）的分散剂聚异丁烯丁二酰亚胺（155分散剂）中，采用高速分散机分散，转速为800转/分钟，至细度小于5um，得到预分散物Ⅰ；

步骤2）：称取146.25g（58.5wt%）的基础油_150N_Ⅱ类，加入预分散物Ⅰ和苯乙烯共聚物（粘度指数改进剂）25g（10wt%），低速分散50分钟，过滤分装，记为样品S3。

实施例4

以制备250g修复剂为例：

步骤1）：称取纳米氮化硅粉7.5g（粒径55nm）（3wt%）和胶体石墨12.5g（5wt%），加入到37.5g（15wt%）的分散剂聚异丁烯丁二酰亚胺（155分散剂）中，采用高速分散机分散，转速为1500转/分钟，至细度小于5um，得到预分散物Ⅰ；

步骤2）：称取142.5g（57wt%）的基础油_150N，加入预分散物Ⅰ和苯乙烯共聚物（粘度指数改进剂）50g（20wt%），低速分散50分钟，过滤分装，记为样品S4。

实施例5

以制备250g修复剂为例：

步骤1）：称取纳米氮化硅粉1g（粒径30nm）（0.4wt%）和胶体石墨2g（0.8wt%），加入到35g（14wt%）的分散剂苄胺中，采用高速分散机分散，转速为1200转/分钟，至细度小于5um，得到预分散物Ⅰ；

步骤2）：称取189.5g（57wt%）的基础油_150N，加入预分散物Ⅰ和苯乙烯共聚物（粘度指数改进剂）22.5g（9wt%），低速分散50分钟，过滤分装，记为样品S5。

对比例1

以制备250g修复剂为例：

按CN201010571498.9中实施例1所述方法制备发动机润滑油稳定添加剂，产品记为DS1。

对比例2

润滑油SJ5w-30记为DS2。

性能测试

将上述样品S1-5、DS1与3L的中石化昆仑润滑油SJ5w-30混合后进行以下性能测试。

1、依据标准GB/T12583-1998，采用四球摩擦试验机（MRS-10A-益华）测试了样品的润滑性和抗磨承载性实验。该方法适用于在四球试验机上评定润滑剂的承载能力，包括最大无卡咬负荷PB、烧结负荷PD。

最大无卡咬负荷PB：表示在实验条件下不发生卡咬的最高负荷（公斤）。代表油膜强度，再此负荷下摩擦表面间能保持完整的油膜。

烧结负荷PD:表示在实验条件下使钢球发生烧结的最低负荷（公斤）。代表润滑剂的极限工作能力。

PB和PD具体实验条件如下：

钢球：优质铬合金轴承钢GCr15A，钢球直径12.7mm，硬度HRC64-66。

主轴转速1760r/min，

运转时间：10S

2、磨斑直径，指的是在一定负荷条件下，磨痕的直径。直径越小，说明磨损量越小。

3、摩擦系数，表示固定下钢球间的摩擦情况，体现了润滑剂的润滑性能。摩擦系数越低，润滑性能越好，

磨斑直径和摩擦系数具体实验条件如下：

钢球：优质铬合金轴承钢GCr15A，钢球直径12.7mm，硬度HRC64-66；负荷：892N；主轴转速200r/min；运转时间：1h；温度：75℃。

表1修复剂在润滑油中的承载能力测试

名称	最大无卡咬负荷PB（N）	烧结负荷PD（N）	磨斑直径（mm）	摩擦系数
					S1	819.2	1988.0	0.421	0.10521
S2	917.4	2481.2	0.409	0.10485
					S3	795.2	1786.5	0.445	0.10570
S4	769.8	1699.8	0.442	0.10568
					S5	858.2	2205.6	0.419	0.10528
DS1	808.5	1975.2	0.419	0.10510
					DS2	517.5	1655.8	0.488	0.10715

综上，说明本发明所述的修复剂产品加入到润滑油SJ5w-30中，增加了油膜的强度，增加了油品的极限工作能力，尤其是减小了摩擦系数，降低了磨损，具有优良的修复性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种发动机修复剂，包括基础油、纳米氮化硅粉、胶体石墨、分散剂和粘度指数改进剂，所述纳米氮化硅粉粒径D₅₀20-50nm，所述分散剂为聚异丁烯二酰亚胺、聚异丁烯二酸酯和苄胺中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的发动机修复剂，其特征在于，以所述修复剂的总重量为基准，各组分的重量百分含量为：纳米氮化硅粉0.5-3wt%，胶体石墨1-5wt%，分散剂15-30wt%，粘度指数改进剂10-20wt%，余量为基础油。

3.根据权利要求2所述的发动机修复剂，其特征在于，以所述修复剂的总重量为基准，各组分的重量百分含量为：纳米氮化硅粉0.5-2wt%，胶体石墨1-3wt%，分散剂20-28wt%，粘度指数改进剂15-20wt%，余量为基础油。

4.根据权利要求1所述的发动机修复剂，所述胶体石墨为层状结构。

5.根据权利要求1所述的发动机修复剂，所述粘度指数改进剂为苯乙烯聚酯类或聚甲基丙烯酸酯类中的一种或几种。

6.一种发动机修复剂的制备方法，包括：步骤1）其特征在于，将纳米氮化硅粉和胶体石墨加入到分散剂中后得预分散物Ⅰ；步骤2）添加步骤1）得的预分散物Ⅰ和粘度指数改进剂到基础油中，得到权利要求1-5任意一项所述的发动机修复剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中加入分散剂后采用高速分散机分散，得到的预分散物Ⅰ的细度小于5μm。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述高速分散机分散时，转速为800-150转/分钟。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中加入步骤1）得的预分散物Ⅰ和粘度指数改进剂到基础油中后，进行300-800转/min低速分散30-60分钟。