CN104087391A - 一种脲醛树脂微胶囊润滑油、润滑油涂层材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脲醛树脂微胶囊润滑油、润滑油涂层材料及制备方法。该脲醛树脂微胶囊润滑油，由以下方法制得：将预处理过的润滑油、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇溶液以及蒸馏水混合，磁力搅拌，加入脲甲醛预聚体，在60℃水浴中搅拌20min，调节pH值为3，保温搅拌、抽滤，用水清洗，干燥。将得到的脲醛树脂微胶囊润滑油制成润滑油涂层材料，可适应极压润滑和高温、低温，能够一直维持润滑，增加了润滑油的使用范围。本发明可广泛应用于航空航天、机械、电子、化工、船舶等工业部门的需负荷重、温度高的机械摩擦部分及需要适当防护的部件上。
Description
技术领域
本发明属于微胶囊润滑油技术领域，特别涉及一种脲醛树脂微胶囊润滑油、润滑油涂层材料及制备方法。
背景技术
润滑油一般为不易挥发的油状润滑剂，可用在各种类型机械上，以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等优异性能显著。中国专利 CN 102947429 A公开了用于减小摩擦的包含纳米孔颗粒的润滑油组合物，但由于工件表面的润滑油在运动过程中受挤压作用时，工件之间往往会处于边界润滑状态，不仅造成浪费，而且污染周边环境，润滑与抗磨性能受到影响。此外，液态的润滑油在运输、包装、贮藏中也不方便。
微胶囊技术是把分散均匀的固体物质颗粒、液滴或气体完全包封在一层膜中形成微胶囊的一种技术，它是目前被广泛应用的三大控制释放系统（微胶囊、脂质体和多孔聚合物系统）之一。微胶囊具有保护物质免受环境的影响、降低毒性、掩蔽不良味道、控制核心释放、延长存储期、改变物态便于携带和运输、改变物性使不能相容的成分均匀混合以及易于降解等功能。
微胶囊化技术具有改变物质的物理性质和提高物质的稳定性等优异性能，可在润滑油表面包裹一层薄膜，可使液态润滑油变成固态，优化工艺性能。制成微胶囊，形成“固体润滑油涂层”，经过挤压后部分颗粒破裂，释放出润滑油，起润滑作用，这样每个油池很小，包裹于涂膜里面，可适应极压润滑和高温、低温，防止高温挥发和低温冷冻，在较宽领域内维持良好的润滑效果。
中国专利CN 200910180690.2公开了一种固体润滑油添加剂MoSe2纳米片及其制备方法。其通过以钼粉和硒粉为原料，以一步到位的固相反应直接制备固体润滑油添加剂MoSe2纳米片，方法简单环保、成本低且效率高，所制得的固体润滑油添加剂具有优异的润滑性能。但专利并未涉及到固体润滑油涂层的具体制备工艺，且其所述的润滑油添加剂MoSe2纳米片就润滑性能而言必然不如润滑油。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种脲醛树脂微胶囊润滑油、润滑油涂层材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明通过以下方案实现：
一种脲醛树脂微胶囊润滑油，由以下方法制得：
（1）润滑油预处理：将磁性添加剂与含纳米硫化银润滑油分散体系混合，强力电机搅拌0.5h后，经超声分散均匀，备用；
（2）将聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和去离子水加入烧杯中，待溶解后加入步骤1的预处理过的润滑油中，搅拌乳化10min得到乳化好的润滑油分散体系；
（3）将上述制备好的乳化液加入脲甲醛预聚体中，在60℃水浴中搅拌20min，并用0.1mol/L的盐酸溶液调节上述混合溶液pH值为3，保温搅拌1h；
（4）将步骤3的产物抽滤，用水清洗三次，放入烘箱中，干燥3h，得到脲醛树脂微胶囊润滑油。
所述润滑油选自100#机油、220#蜗轮蜗杆油、68#导轨油和5#主轴油中的一种。
所述润滑油为含纳米硫化银润滑油，其制备方法如下：将硝酸银水溶液、2-乙基己基磷酸单（2-乙基己基）酯（EHEHPA）和润滑油混合，剧烈震荡，静置2h后，分去水相；加入碘化钾（KI），经磁力搅拌20min后缓慢滴加硫化钠水溶液，静置2h，分去水相，得到含纳米硫化银润滑油的分散体系，所述纳米硫化银粒径为20nm以下。
所述硝酸银、2-乙基己基磷酸单（2-乙基己基）酯、硫化钠、碘化钾的摩尔比为6∶5∶3∶1。
所述2-乙基己基磷酸单（2-乙基己基）酯与润滑油的质量比为5∶3。
所述磁性添加剂选自镍铜锌铁氧体、镁锌铁氧体和四氧化三铁中的一种或几种。
所述磁性添加剂的添加量为含纳米硫化银润滑油质量的0.5-2.5%。
所述步骤（1）中的搅拌速率为700-1000r/min。
所述步骤（2）中聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠与润滑油的质量比为1∶1∶5。
所述步骤（2）中的聚乙烯醇溶液为聚乙烯醇固体占蒸馏水6wt%，为将聚乙烯醇在95℃水浴中搅拌1h制得。
所述步骤（3）中的脲甲醛预聚体的制备方法如下：将尿素、甲醛/乙二醛复配溶液和30ml去离子水，于60℃水浴加热，搅拌使尿素完全溶解，并用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为8.5，保温搅拌1h，得到粘稠透明的脲甲醛预聚体，所述脲醛基摩尔比为1∶2。
所述甲醛和乙二醛复配溶液的复配原则为甲醛和乙二醛提供参与反应醛基的摩尔比为8∶2。
所述步骤（2）的搅拌转速范围为300-500r/min。
一种润滑油涂层材料，由包含以下重量份的组分制成：
本发明所述的脲醛树脂微胶囊润滑油13-53份、耐磨添加剂5-16份、分散剂4-9份、抗氧化剂0.5-4份和粘结基体30-78份。
所述耐磨添加剂选自滑石粉、钛白粉、轻体碳酸钙、沉淀硫酸钡、气相二氧化硅、氢氧化镁、氧化铝、氧化锆、蒙脱土和高岭土中的一种或几种。
所述分散剂选自OP-10、span-80、tween-20、聚乙二醇和聚乙烯醇缩甲醛中的一种或几种。
所述抗氧化剂选自三氧化二锑或氧化铅。
所述粘结基体选自环氧酚醛、环氧有机硅、环氧丙烯酸、聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺树脂中的一种或几种。
一种润滑油涂层材料的制备方法，包括如下步骤：
将本发明所述的脲醛树脂微胶囊润滑油13-53重量份和粘结基体30-78重量份分散于分散剂4-9重量份中，待搅拌均匀后依次添加耐磨添加剂5-16重量份、抗氧化剂0.5-4重量份，分别经过超声波分散和球磨分散之后，经过滤，得到润滑油涂层材料。
本发明相对于现有专利技术，其有益效果为：
（1）本发明利用微胶囊化润滑油制备润滑油涂层材料，制得的润滑油涂层材料具有优异的稳定性和摩擦磨损性能。
（2）本发明通过乙二醛部分取代甲醛参与反应制得壁材，由于其游离的甲醛含量比传统型脲醛树脂少，故为环境友好型微胶囊壁材。
（3）本发明经过微胶囊化处理的润滑油，润滑油被包覆在复合材料里面，可适应极压、高温和低温润滑，能够维持润滑，且在运输、包装、贮藏中更加方便。
（4）本发明的润滑油为含纳米硫化银的润滑油，其制备过程中特别加入碘化钾，大大增强了含纳米硫化银润滑油的稳定性。
（5）本方案制备的微胶囊润滑油，其方法简单、方便实施，具有一定的经济价值。
附图说明
图1为本发明实施例3、5、7的脲醛树脂微胶囊润滑油制成的润滑油涂层材料的平均摩擦系数对比图。
图2为本发明实施例3、5、7的脲醛树脂微胶囊润滑油制成的微胶囊润滑油涂层材料的磨损质量对比图。
具体实施方式
含纳米硫化银的润滑油的制备：将硝酸银水溶液、2-乙基己基磷酸单（2-乙基己基）酯和润滑油混合，剧烈震荡，静置2h后，分去水相；加入碘化钾，经磁力搅拌20min后缓慢滴加硫化钠水溶液，静置2h，分去水相，得到含纳米硫化银润滑油的分散体系，其中纳米硫化银粒径为20nm以下。
实施例1
脲甲醛预聚体的制备方法如下：将尿素2.5kg、甲醛/乙二醛复配溶液7.46L和50L去离子水，于60℃水浴加热，搅拌使尿素完全溶解，并用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为8.5，保温搅拌1h，得到粘稠透明的脲甲醛预聚体，其中脲醛基摩尔比为1∶2。
实施例2
（1）润滑油预处理：将镍铜锌铁氧体0.025kg与含纳米硫化银的68#导轨油4.975kg混合，700r/min强力电机搅拌0.5h后，经超声分散均匀，备用；
（2）将6wt%聚乙烯醇溶液1kg与十二烷基苯磺酸钠1kg加入烧杯中，加入去离子水，待溶解后加入步骤1的预处理过的润滑油中，搅拌乳化10min，得到乳化好的润滑油分散体系；
（3）将乳化好的润滑油分散体系加入实施例1的脲甲醛预聚体中，在60℃水浴中搅拌20min，并用0.1mol/L的盐酸溶液调节上述混合溶液pH值为3，保温搅拌1h；
（4）将步骤3的产物抽滤，用水清洗三次，放入烘箱中，干燥3h，得到脲醛树脂微胶囊润滑油。
实施例3
将实施例2的脲醛树脂微胶囊润滑油25kg和环氧有机硅78kg分散于OP-10 4kg中，待搅拌均匀后依次添加滑石粉2.5kg、氧化铝2.5kg和氧化二锑0.5kg，分别经过超声波和球磨分散之后，经过滤，得到微胶囊润滑油涂层材料。
将得到的微胶囊润滑油涂层材料经过喷涂钢片后，在128 N载荷、180 rpm 转速、600s保存时间的条件下，对喷涂过润滑油涂层的钢片进行小销盘摩擦磨损实验，测得平均摩擦系数和磨损结果分别为0.031和0.033g，如图1和2所示。
实施例4
（1）润滑油预处理：将镁锌铁氧体0.125kg与含纳米硫化银的220#蜗轮蜗杆油4.875kg的分散体系混合，经强力电机以1000r/min搅拌0.5h后，经超声分散均匀，备用；
（2）将聚乙烯醇1kg与十二烷基苯磺酸钠1kg加入烧杯中，加入去离子水，待溶解后加入步骤1的预处理过的润滑油中，搅拌乳化10min，得到乳化好的润滑油分散体系；
（3）将乳化好的润滑油分散体系加入实施例1等体积的脲甲醛预聚体中，在60℃水浴中搅拌20min，并用0.1mol/L的盐酸溶液调节上述混合溶液pH值为3，保温搅拌1h；
（4）将步骤3的产物抽滤，用水清洗三次，放入烘箱中，干燥3h，得到脲醛树脂微胶囊润滑油。
实施例5
将实施例4的脲醛树脂微胶囊润滑油13kg和聚酰亚胺60kg分散于氧化铅4kg中，待搅拌均匀后依次添加钛白粉5kg、氧化锆3kg和span-80 6kg，分别经过超声波分散和球磨分散之后，经过滤，得到微胶囊润滑油涂层材料。
将得到的微胶囊润滑油涂层材料经过喷涂钢片后，在128 N载荷、180 rpm 转速、600s保存时间的条件下，对喷涂过润滑油涂层的钢片进行小销盘摩擦磨损实验，测得平均摩擦系数和磨损结果分别为0.013和0.015g，如图1和2所示。
实施例6
（1）润滑油预处理：将四氧化三铁0.1kg与含纳米硫化银的100#机油0.4kg的分散体系混合，经强力电机以850r/min的转速搅拌0.5h后，经超声分散均匀，备用；
（2）将聚乙烯醇1kg与十二烷基苯磺酸钠1kg加入烧杯中，加入去离子水，待溶解后加入步骤1的预处理过的润滑油中，搅拌乳化10min，得到乳化好的润滑油分散体系；
（3）将乳化好的润滑油分散体系加入实施例1等体积的脲甲醛预聚体中，在60℃水浴中搅拌20min，并用0.1mol/L的盐酸溶液调节上述混合溶液pH值为3，保温搅拌1h；
（4）将步骤3的产物抽滤，用水清洗三次，放入烘箱中，干燥3h，得到脲醛树脂微胶囊润滑油。
实施例7
将实施例6的脲醛树脂微胶囊润滑油53kg和聚酰胺酰亚胺树脂30kg分散于tween-20 9kg中，待搅拌均匀后依次添加氢氧化镁16kg、三氧化二锑0.5kg，分别经过超声波分散和球磨分散之后，经过滤，得到微胶囊润滑油涂层材料。
将得到的微胶囊润滑油涂层材料经过喷涂钢片后，在128 N载荷、180 rpm 转速、600s保存时间的条件下，对喷涂过润滑油涂层的钢片进行小销盘摩擦磨损实验，测得平均摩擦系数和磨损结果分别为0.016和0.019g，如图1和2所示。
对比例
将环氧丙烯酸57kg分散于OP-10 6.5kg中，待搅拌均匀后，依次添加滑石粉10kg和三氧化二锑2 kg，再经超声分散和球磨分散后，过滤，得到空白对比样涂层材料。
将得到的空白对比样涂层材料经过喷涂钢片后，在128 N载荷、180 rpm 转速、600s保存时间的条件下，对喷涂过空白对比样涂层的钢片进行小销盘摩擦磨损实验，测得平均摩擦系数和磨损结果分别为0.092和0.081g，如图1和2所示。
本发明不限于这里的上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1. 一种脲醛树脂微胶囊润滑油，其特征在于,由以下方法制得：
（1）润滑油预处理：将磁性添加剂与含纳米硫化银润滑油分散体系混合，强力电机搅拌0.5h后，再经超声分散均匀，备用；
（2）将聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠和去离子水加入烧杯中，待溶解后加入步骤1的预处理过的润滑油中，搅拌乳化10min得到乳化好的润滑油分散体系；
（3）将乳化好的润滑油分散体系加入脲甲醛预聚体中，在60℃水浴中搅拌20min，并用0.1mol/L的盐酸溶液调节上述混合溶液pH值为3，保温搅拌1h；
（4）将步骤3的产物抽滤，用水清洗三次，放入烘箱中，干燥3h，得到脲醛树脂微胶囊润滑油。
2.根据权利要求1所述的脲醛树脂微胶囊润滑油，其特征在于，所述润滑油选自100#机油、220#蜗轮蜗杆油、68#导轨油、5#主轴油中的一种或数种复配。
3.根据权利要求1所述的脲醛树脂微胶囊润滑油，其特征在于，所述润滑油为含纳米硫化银的润滑油，具体制备方法如下：将硝酸银水溶液、2-乙基己基磷酸单（2-乙基己基）酯和润滑油混合，剧烈震荡，静置2h后，分去水相；加入碘化钾，经磁力搅拌20min后缓慢滴加硫化钠水溶液，静置2h，分去水相，得到含纳米硫化银润滑油的分散体系，其中纳米硫化银粒径为20nm以下；所述硝酸银、2-乙基己基磷酸单（2-乙基己基）酯、硫化钠、碘化钾的摩尔比为6:5:3:1；所述2-乙基己基磷酸单（2-乙基己基）酯与润滑油的质量比为5:3。
4.根据权利要求1所述的脲醛树脂微胶囊润滑油，其特征在于，所述磁性添加剂选自镍铜锌铁氧体、镁锌铁氧体和四氧化三铁中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的脲醛树脂微胶囊润滑油，其特征在于，所述磁性添加剂的添加量为含纳米硫化银润滑油质量的0.5-2.5%；所述步骤1中的转速为700-1000r/min；所述步骤2中聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠与润滑油的质量比为1∶1∶5；所述步骤3中每次倒入乳化好的润滑油的时间间隔为1min；所述步骤3中的搅拌速率为300-500r/min。
6.根据权利要求1所述的脲醛树脂微胶囊润滑油，其特征在于，所述步骤3中的脲甲醛预聚体的制备方法如下：将尿素、甲醛/乙二醛复配溶液和30ml去离子水，于60℃水浴加热，搅拌使尿素完全溶解，并用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为8.5，保温搅拌1h，得到粘稠透明的脲甲醛预聚体；所述脲醛基摩尔比为1∶2；所述甲醛和乙二醛复配溶液，其复配原则为甲醛和乙二醛提供参与反应醛基的摩尔比为8∶2。
7.一种润滑油涂层材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
加入权利要求1所述的脲醛树脂微胶囊润滑油13-53份；耐磨添加剂5-16份；分散剂4-9份；抗氧化剂0.5-4份；粘结基体30-78份。
8.根据权利要求7所述的润滑油涂层材料，其特征在于，所述耐磨添加剂选自滑石粉、钛白粉、轻体碳酸钙、沉淀硫酸钡、气相二氧化硅、氢氧化镁、氧化铝、氧化锆、蒙脱土和高岭土中的一种或几种；所述分散剂选自OP-10、span-80、tween-20、聚乙二醇和聚乙烯醇缩甲醛中的一种或几种；所述抗氧化剂选自三氧化二锑或氧化铅；所述粘结基体选自环氧酚醛、环氧有机硅、环氧丙烯酸、聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺树脂中的一种或几种。
9.根据权利要求7所述的润滑油涂层材料的制备方法，包括如下步骤：
将权利要求1所述的脲醛树脂微胶囊润滑油13-53重量份和粘结基体30-78重量份分散于分散剂4-9重量份中，待搅拌均匀后依次添加耐磨添加剂5-16重量份、抗氧化剂0.5-4重量份，分别经过超声波分散和球磨分散之后，经过滤，得到润滑油涂层材料。
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