CN106916614B - 抗极压润滑油添加剂和润滑油 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了润滑油添加剂和润滑油，其中，该润滑油添加剂包括：70‑99质量份的基础油；以及1‑30质量份的油溶性羟基硅酸镁。该润滑油添加剂的性能稳定，成本低廉，不含有硫和磷等元素，避免了硫和磷等污染排放问题。并且，该润滑油添加剂可以在边界润滑的条件下，有效防止摩擦副的直接接触，减少磨损，防止摩擦副表面发生熔结、卡咬和划伤，极大提高润滑油的抗极压性能。
Description
技术领域
本发明涉及化学领域，具体地，涉及润滑油添加剂和润滑油。
背景技术
润滑油的基本功能就是减少机械的摩擦和磨损，防止因摩擦生热而产生的胶合。为了提高润滑油的润滑性能，除了改善基础油的性质以外，需要向润滑油中添加不同类型的添加剂。在低速高负荷或高速冲击条件下，即极压条件下，摩擦界面容易发生烧结，为防止这种烧结情况的出现，需要在润滑油中添加极压添加剂。
目前，润滑油中常用的极压添加剂主要为硫系添加剂，如硫化烃、硫代酯等和含磷添加剂，如二烷基二硫代磷酸金属盐(MDDP)。这些添加剂在使用过程中都会对金属表面产生腐蚀，且都存在硫和磷等化学污染成分排放的问题。
由此，现有的极压添加剂有待改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种润滑油添加剂，该润滑油添加剂的性能稳定，不含有硫和磷等元素，避免了硫和磷等污染排放问题。并且，该润滑油添加剂可以在边界润滑的条件下，防止摩擦副的直接接触，减少磨损，防止摩擦副表面发生熔结、卡咬和划伤，极大提高润滑油的抗极压性能。
因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种润滑油添加剂。根据本发明的实施例，该润滑油添加剂包括：70-99质量份的基础油；以及1-30质量份的油溶性羟基硅酸镁。
根据本发明实施例的润滑油添加剂，性能稳定，成本低廉，不含有硫和磷等元素，避免了硫和磷等污染排放问题。并且，该润滑油添加剂可以在边界润滑的条件下，有效防止摩擦副的直接接触，减少磨损，防止摩擦副表面发生熔结、卡咬和划伤，极大提高润滑油的抗极压性能。
另外，根据本发明上述实施例的润滑油添加剂还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述基础油为选自美国石油协会规定的I类油、II类油、III类油、IV类油和V类油中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述基础油为选自聚α烯烃、矿物油和酯类油中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述油溶性羟基硅酸镁为纳米粒。
根据本发明的实施例，所述油溶性羟基硅酸镁的粒径为200-800nm。
根据本发明的实施例，所述油溶性羟基硅酸镁呈管型。
根据本发明的实施例，所述硝酸镁，所述硅酸钠与所述氢氧化钠的质量比为1：(0.2-0.8)：(1-20)。
根据本发明的实施例，所述加热保温处理的条件为加热到180-220摄氏度，并保温16-24小时。
根据本发明的实施例，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
根据本发明的实施例，所述硅烷偶联剂为选自SG-Si187、SG-SiF17和SG-Si191中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述中间体与所述偶联剂的质量比为1：0.03-1。
根据本发明的实施例，所述偶联处理包括：将所述中间体分散于有机溶剂中，加热至40-80度，加入所述偶联剂，并搅拌1-2小时，以便得到第三溶液；将所述第三溶液进行离心处理，以便得到所述中间体。
根据本发明的实施例，所述有机溶剂为一元醇。根据本发明的优选实施例，所述有机溶剂为乙醇或丙醇。
进一步地，在此基础上，本发明提供了一种润滑油。根据本发明的实施例，该润滑油包括：前述的润滑油添加剂。发明人发现，添加较少量的前述润滑油添加剂，该润滑油即表现出较好的极压抗磨特性，在边界润滑的条件下，有效防止摩擦副的直接接触，减少摩擦副表面的磨损，防止摩擦副表面发生熔结、卡咬和划伤，极大提高润滑油的抗极压性能。同时，由于该润滑油中添加剂含量较少，可以在很大程度上节约能源改善尾气排放情况。该润滑油具有上述润滑油添加剂的全部技术特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，所述润滑油添加剂的质量分数为1-20％。
根据本发明的实施例，所述润滑油的失效载荷不低于1000N。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的磨痕对比图片示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的油溶性羟基硅酸镁分散于基础油中6个月的对比图片示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种润滑油添加剂。根据本发明的实施例，该润滑油添加剂包括：70-99质量份的基础油；以及1-30质量份的油溶性羟基硅酸镁。发明人发现该润滑油添加剂的性能稳定，不含有硫和磷等元素，避免了硫和磷等污染排放问题。并且，该润滑油添加剂可以在边界润滑的条件下，有效防止摩擦副的直接接触，减少磨损，防止摩擦副表面发生熔结、卡咬和划伤，极大提高润滑油的抗极压性能。
根据本发明的实施例，基础油为选自美国石油协会规定的I类油、II类油、III类油、IV类油和V类油中的至少一种。由此，该基础油的来源广，多种油类均适于作为基础油。
根据本发明的优选实施例，基础油为选自聚α烯烃、矿物油和酯类油中的至少一种。其中，聚α烯烃具有良好的粘温性能和低温流动性，是配制高档、专用润滑油较为理想的基础油，它是最常用的合成润滑油基础油；矿物油的价格较低，应用广泛，是目前用量最大的润滑油基础油；酯类油主要用作临界润滑情况下的润滑油基础油。
根据本发明的实施例，油溶性羟基硅酸镁为纳米粒。由此，油溶性羟基硅酸镁可以稳定的分散于润滑油中，且较少用量即能起到较好的效果。
根据本发明的实施例，油溶性羟基硅酸镁的粒径可以根据具体的工况条件进行选择。根据本发明的优选实施例，油溶性羟基硅酸镁的粒径为200-800nm。根据本发明的实施例，油溶性羟基硅酸镁呈管型。由此，油溶性羟基硅酸镁呈中空管型，便于储存润滑油。
其中，需要说明的是，本发明实施例的油溶性羟基硅酸镁是利用下述方法制备的。根据本发明的实施例，对该制备油溶性羟基硅酸镁的方法进行解释说明，该方法包括：
S100溶解处理
根据本发明的实施例，将硝酸镁，硅酸钠与氢氧化钠溶于水中，得到第一溶液。由此，原料中不含有硫和磷等元素，后期使用中，不存在硫和磷等污染排放问题。
根据本发明的实施例，硝酸镁，硅酸钠与氢氧化钠的质量比为1：(0.2-0.8)：(1-20)。由此，硝酸镁，硅酸钠与氢氧化钠比例适宜，避免原料过量所导致原料浪费以及后续产品的除杂纯化问题。
S200加热保温
根据本发明的实施例，将第一溶液进行加热保温处理，得到第二溶液。由此，在加热条件下，使原料充分反应，得到羟基硅酸镁。
根据本发明的实施例，该加热保温处理的条件为加热到180-220摄氏度，并保温16-24小时。由此，在该条件下，原料充分反应生成羟基硅酸镁，反应速度快，产率高。
S300离心处理
根据本发明的实施例，将第二溶液进行离心处理，得到中间体。由此，利用离心处理从第二溶液中分离羟基硅酸镁。
根据本发明的实施例，离心处理得到的中间体利用水和有机溶剂进行清洗。以便去除中间体表面附着的杂质，使油溶性羟基硅酸镁的纯度更高。
S400偶联处理
根据本发明的实施例，将中间体与偶联剂进行偶联处理，获得油溶性羟基硅酸镁。由此，利用偶联剂对羟基硅酸镁进行改性处理，得到油溶性羟基硅酸镁，该油溶性羟基硅酸镁稳定地分散在基础油中。参考图2，根据本发明的一些实施例，该油溶性羟基硅酸镁稳定地分散在基础油中，室温静止存放六个月以上不出现分层和沉淀现象。
根据本发明的实施例，偶联剂为硅烷偶联剂。硅烷偶联剂是一类分子同时含有疏水的非水解基团和可水解基团等两种不同化学性质基团的特殊结构的有机硅化合物，其中所含的可水解基团可以水解为Si-OH基团。羟基硅酸镁中也含有Si-OH基团，在加热条件下羟基硅酸镁中的Si-OH基团和硅烷偶联剂中水解的Si-OH基团可以发生缩合反应。这种缩合反应较容易发生，且反应产率较高。因此，通过硅烷交联剂可以很好的改性羟基硅酸镁中间体。
根据本发明的实施例，硅烷偶联剂选自SG-Si187、SG-SiF17和SG-Si191中的至少一种。上述几种硅烷偶联剂均可以很好的溶解于醇溶液中，在改性过程中可以与反应中间体均匀混合，改性效果最佳。
根据本发明的实施例，中间体与偶联剂的质量比为1：0.03-1。由此，保证偶联剂与中间体充分结合。
根据本发明的实施例，偶联处理包括：将中间体分散于有机溶剂中，加热至40-80度，加入偶联剂，并搅拌1-2小时，得到第三溶液；将第三溶液进行离心处理，得到中间体。由此，偶联处理的效率高，效果好。
根据本发明的实施例，有机溶剂为一元醇。由此，中间体的溶解性好。根据本发明的优选实施例，所述有机溶剂为乙醇或丙醇。由此，乙醇或丙醇成本低，易于挥发，不会对后续的产品产生污染。
为了便于理解该润滑油添加剂，在此提供该润滑油添加剂的制备方法，将油溶性纳米羟基硅酸镁加入基础油中，进行超声处理，使油溶性羟基硅酸镁均匀分散于基础油中，即得到了该润滑油添加剂。
进一步地，在此基础上，本发明提供了一种润滑油。根据本发明的实施例，该润滑油包括：前述的润滑油添加剂。发明人发现，添加较少量的前述润滑油添加剂，该润滑油即表现出较好的极压抗磨特性，在边界润滑的条件下，有效防止摩擦副的直接接触，减少摩擦副表面的磨损，防止摩擦副表面发生熔结、卡咬和划伤，极大提高润滑油的抗极压性能。同时，由于该润滑油中添加剂含量较少，可以在很大程度上解约能源改善尾气排放情况。
根据本发明的实施例，润滑油添加剂的质量分数为1-20％。润滑油中添加剂含量的多少会直接影响润滑油的性能，含量较少，润滑油不能起到抗极压的作用，反之，润滑油添加剂的含量较高，润滑油不仅不能起到较好的抗挤压作用，还会增加额外的摩擦，在上述的润滑油添加剂含量范围内，润滑油可以表现很好的极压抗磨特性。
根据本发明的实施例，润滑油的失效载荷不低于1000N。由此，润滑油的抗极压性能好。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
利用本发明实施例的方法合成油溶性纳米羟基硅酸镁，具体过程如下：
1)称取硝酸钠2.05g，硅酸钠0.41g，氢氧化钠10.3g溶解到200ml水中，搅拌均匀；
2)将上述混合溶液加热到180度，并保持24小时，然后冷却到室温，得到白色液体；
3)将上述白色液体离心处理，得到白色沉淀，使用溶解到水和乙醇交替清洗白色沉淀；
4)称取白色沉淀2.0g溶解到15ml乙醇中，加热到70度，滴加0.1gSG-SiF17硅烷偶联剂，搅拌，反应2小时，冷却至室温，得到白色液体；
5)将步骤4)得到的白色液体离心处理，得到白色沉淀；
6)用乙醇反复清洗白色沉淀，得到油溶性纳米羟基硅酸镁，其管径为15nm，长度为300nm。
实施例2
采用实施例制备的油溶性纳米羟基硅酸镁，按照表1所示的原料质量分数计量，将原料混合并进行超声处理，即可得到本实施例的润滑油添加剂产品。
将此润滑油添加剂产品加入润滑油中，得到含油溶性纳米羟基硅酸镁质量分数为千分之三的润滑油。
用SRV摩擦磨损性能对润滑油的极压抗磨特性进行评价，实验条件按照测定润滑油极压试验标准ASTM D7421的实验条件进行，具体参数为：频率50Hz，振幅2mm，温度50℃，摩擦副GCr15。采用连续加载形式，每两分钟加载100N，直到润滑失效。将基础油与含有该润滑油添加剂的润滑油作对比，实验结果如下表所示。
表2SRV摩擦磨损试验机测定实验数据表
实施例3
按照表3所示的原料质量分数计量，按照本发明的方法，将原料混合并进行超声处理，即可得到本实施例的润滑油添加剂产品。
将此润滑油添加剂产品加入润滑油中，得到含油溶性纳米羟基硅酸镁质量分数为千分之五的润滑油。
用SRV4摩擦磨损性能对润滑油的极压抗磨特性进行评价。实验条件按照测定润滑油极压试验标准ASTM D7421的实验条件进行，具体参数为：频率50Hz，振幅2mm，温度50℃，摩擦副GCr15。采用连续加载形式，每两分钟加载100N，直到润滑失效。将基础油与含有该润滑油添加剂的润滑油作对比，实验结果如下表所示。
表4SRV摩擦磨损试验机测定实验数据表
从SRV的实验数据可知，加入本发明的润滑油添加剂后，润滑油的极压抗磨特性有了显著的提高。经过SRV的极压抗磨实验以后，不添加本发明润滑油添加剂的磨痕与添加本发明润滑油添加剂的磨痕如图1所示，添加本实施例的润滑油添加剂的磨痕显然比不添加本实施例的润滑油的磨痕要平滑，磨痕的深度变浅很多。实验结果表明该润滑油添加剂能有效防止摩擦副的直接接触，减少磨损，极大提高润滑油的抗极压性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种润滑油，其特征在于，包括：润滑油添加剂，所述润滑油添加剂包括：
70-99质量份的基础油；以及
1-30质量份的油溶性羟基硅酸镁，所述油溶性羟基硅酸镁呈管型，
其中，所述润滑油中所述润滑油添加剂的质量分数为1-20％，所述油溶性羟基硅酸镁是利用以下方法制备得到的，所述方法包括：
将硝酸镁，硅酸钠与氢氧化钠溶于水中，以便得到第一溶液；
将所述第一溶液进行加热保温处理，以便得到第二溶液；
将所述第二溶液进行离心处理，以便得到中间体；以及
将所述中间体与偶联剂进行偶联处理，以便获得所述油溶性羟基硅酸镁，
其中，所述硝酸镁，所述硅酸钠与所述氢氧化钠的质量比为1：(0.2-0.8)：(1-20)，
所述加热保温处理的条件为加热到180摄氏度，并保温16-24小时。
2.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述基础油为选自美国石油协会规定的I类油、II类油、III类油、IV类油和V类油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述基础油为选自聚α烯烃、矿物油和酯类油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述油溶性羟基硅酸镁为纳米粒。
5.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述油溶性羟基硅酸镁的粒径为200-800nm。
6.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为选自SG-Si187、SG-SiF17和SG-Si191中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述中间体与所述偶联剂的质量比为1：0.03-1。
9.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述偶联处理包括：
将所述中间体分散于有机溶剂中，加热至40-80度，加入所述偶联剂，并搅拌1-2小时，以便得到第三溶液；
将所述第三溶液进行离心处理。
10.根据权利要求9所述的润滑油，其特征在于，所述有机溶剂为一元醇。
11.根据权利要求10所述的润滑油，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇或丙醇。
12.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述润滑油的失效载荷不低于1000N。
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