CN108359516A - 一种发动机润滑油抗磨剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机润滑油抗磨剂及其制备方法和应用。该发动机润滑油抗磨剂包括如下按重量份数计的原料：聚酸亚胺10～20份、聚对羟基苯甲酸苯酯25～35份、纳米氧化铜1～5份、可溶性聚四氟乙烯超细粉料3～6份、氟碳表面活性剂1～20份、十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚10～15份、乙烯基硅油3～10份、二甲基硅油4～20份。本发明的发动机润滑油抗磨剂的配伍合理，与基础油相溶性好，大大增强了油膜强度，降低摩擦系数和实现自修复；该抗磨剂的制备方法简单，成本低，适于推广应用。

Description

一种发动机润滑油抗磨剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及润滑油技术领域，特别涉及一种发动机润滑油抗磨剂及其制备方法和应用。
背景技术
润滑油是机械运行和维护不可缺少的组成部分。随着现代机械设备的载荷、速度、温度等工作参数的日益提高，润滑油中原有的减摩剂和抗磨剂已不能完全满足其减摩抗磨性能的要求。为了弥补液体润滑油的缺陷，通常采用加入润滑油添加剂的方法提高润滑油的润滑性能和抗磨损性能，如添加多种有机或无机混合物、液态或者固态的添加剂，它能通过物理或化学吸附或者化学反应形成一层液膜，提高液膜的承载能力，降低摩擦系数。20世纪90年代以来，随着人们对纳米材料和技术的深入研究，发现纳米微粒在润滑领域表现了很多优异的摩擦性能，以这些纳米微粒制成的纳米润滑油添加剂可使润滑油的减磨抗磨性能得到大幅度提高。
因此，开发一种高性能的润滑油抗磨剂以增强油膜强度、降低摩擦系数和实现自修复，是本领域技术人员一直以来的共同需攻克的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种发动机润滑油抗磨剂及其制备方法和应用，本发明的发动机润滑油抗磨剂的配伍合理，与基础油相溶性好，大大增强了油膜强度，降低摩擦系数和实现自修复，该抗磨剂的制备方法简单，成本低，适于推广应用。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供的一种发动机润滑油抗磨剂，包括如下按重量份数计的原料：聚酸亚胺10～20份、聚对羟基苯甲酸苯酯25～35份、纳米氧化铜1～5份、可溶性聚四氟乙烯超细粉料3～6份、氟碳表面活性剂1～20份、十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚10～15份、乙烯基硅油3～10份、二甲基硅油4～20份。
优选的，所述聚酸亚胺的维卡软化点不低于270℃，弯曲强度不低于170MPa。
优选的，所述聚对羟基苯甲酸苯酯的分子量为5～20万，粒径为4～10um。
优选的，所述可溶性聚四氟乙烯超细粉料的粒径为10～100nm。
优选的，所述氟碳表面活性剂选自非离子氟碳表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂中的一种或两种。
进一步优选的，所述氟碳表面活性剂包括非离子氟碳表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂，其中，所述非离子氟碳表面活性剂与所述阴离子氟碳表面活性剂的重量比为2～7:10。
第二方面，本发明提供的一种制备如第一方面所述的发动机润滑油抗磨剂的方法，包括如下步骤：
(1)将纳米氧化铜与十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在2000～3000r/min的条件下搅拌10～16小时，制得改性氧化铜；
(2)将聚酸亚胺、聚对羟基苯甲酸苯酯、步骤(1)所得的改性氧化铜、可溶性聚四氟乙烯超细粉料、氟碳表面活性剂、乙烯基硅油、二甲基硅油在25～45℃、3000～5000r/min的条件下搅拌15～60min，制得抗磨剂。
优选的，所述步骤(1)中，所述搅拌分散的条件为：搅拌速率2000～3000r/min，搅拌时间10～16小时。
优选的，所述步骤(2)中，所述混合搅拌的条件为：温度25～45℃，搅拌速率3000～5000r/min，时间15～60min。
第三方面，本发明提供的一种如第一方面所述的发动机润滑油抗磨剂在制备润滑油中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的抗磨剂的配伍合理，与基础油相溶性好。通过抗磨剂各组分的协同配合，由抗磨剂与基础油混合制成的润滑油能在相对摩擦运动的金属部件表面形成一层牢固又柔韧的润滑薄膜，既能渗透到金属部件表面的微孔中使得金属部件表面光洁平滑，起到修复细微的磨损部位的作用，大大降低金属部件之间的磨擦，提高金属部件的使用寿命；由抗磨剂与基础油混合制成的润滑油的抗摩擦系数仅为0.22，最大磨斑直径仅为0.43，最大无卡咬负荷可达到PBN1568，最大烧结负荷可达到PBN1380。更重要的是，由抗磨剂与基础油混合制成的润滑油能能在金属部件之间形成动态的保护膜，保护膜上有极微小的间隙，发动机内的机油成分无法从该间隙中逸出，促使发动机内的机油燃烧更加充分。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
第一方面，本发明提供的一种发动机润滑油抗磨剂，包括如下按重量份数计的原料：聚酸亚胺10～20份、聚对羟基苯甲酸苯酯25～35份、纳米氧化铜1～5份、可溶性聚四氟乙烯超细粉料3～6份、氟碳表面活性剂1～20份、十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚10～15份、乙烯基硅油3～10份、二甲基硅油4～20份。
在本发明一具体实施方式中，所述聚酸亚胺的维卡软化点不低于270℃，弯曲强度不低于170MPa。
在本发明一具体实施方式中，所述聚对羟基苯甲酸苯酯的分子量为5～20万，粒径为4～10um。
在本发明一具体实施方式中，所述可溶性聚四氟乙烯超细粉料的粒径为10～100nm。
在本发明一具体实施方式中，所述氟碳表面活性剂选自非离子氟碳表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂中的一种或两种。
进一步的，在该实施方式中，所述氟碳表面活性剂包括非离子氟碳表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂，其中，所述非离子氟碳表面活性剂与所述阴离子氟碳表面活性剂的重量比为2～7:10。
更进一步的，在该实施方式中，所述非离子氟碳表面活性剂与所述阴离子氟碳表面活性剂的重量比为3:10。
可以理解的是，本发明的阴离子氟碳表面活性剂具有平衡酸碱的作用，与非离子氟碳表面活性剂协同作用下，提高抗磨剂的抗氧化性和防腐蚀性，从而保证抗磨剂的长时间保持良好的抗磨性能。
在本发明一具体实施方式中，所述乙烯基硅油的分子量为500～10万。
在本发明一具体实施方式中，所述二甲基硅油的分子量为500～10万。
第二方面，本发明提供的一种制备如第一方面所述的发动机润滑油抗磨剂的方法，包括如下步骤：
(1)将纳米氧化铜与十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后搅拌分散制得改性氧化铜；
(2)将聚酸亚胺、聚对羟基苯甲酸苯酯、步骤(1)所得的改性氧化铜、可溶性聚四氟乙烯超细粉料、氟碳表面活性剂、乙烯基硅油、二甲基硅油混合搅拌，制得抗磨剂。
在本发明一具体实施方式中，所述步骤(1)中，所述搅拌分散的条件为：搅拌速率2000～3000r/min，搅拌时间10～16小时。
在本发明一具体实施方式中，所述步骤(2)中，所述混合搅拌的条件为：温度25～45℃，搅拌速率3000～5000r/min，时间15～60min。
可以理解的是，本发明步骤(1)利用电负性相互吸引的作用，使得纳米氧化铜分散在十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚中，且十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚包覆在纳米氧化铜粒子外，形成悬浮的颗粒，该悬浮颗粒的大小为30～50μm。采用十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚对氧化铜进行包覆改性得到的改性氧化铜具有良好的抗磨与减摩性能，能大大提高抗磨剂的抗磨、减磨效果。
第三方面，本发明提供的一种如第一方面所述的发动机润滑油抗磨剂在制备润滑油中的应用。
在本发明一具体实施方式中，所述润滑油包括如下按重量份数计的原料：1～9份基础油、0.5～2份所述抗磨剂。
进一步的，在该实施方式中，所述基础油选自汽油、柴油中的任意一种。
下面对本发明的实施例作进一步说明。以下实施例和对比例中聚酸亚胺的维卡软化点不低于270℃，弯曲强度不低于170MPa。
实施例1
本发明实施例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将3份纳米氧化铜与12份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在2500r/min的条件下搅拌12小时，制得改性氧化铜。
(2)将15份聚酸亚胺、25份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为7万，粒径为5um)、5份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(50nm)、3份阴离子氟碳表面活性剂、10份非离子氟碳表面活性剂、10份乙烯基硅油(500CST)、20份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在32℃、4000r/min的条件下搅拌30min，制得抗磨剂。在本发明一具体实施方式中，
实施例2
本发明实施例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1份纳米氧化铜与10份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在2500r/min的条件下搅拌12小时，制得改性氧化铜。
(2)将10份聚酸亚胺、25份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为5万，粒径为4um)、3份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(10nm)、0.5份阴离子氟碳表面活性剂、5份非离子氟碳表面活性剂、3份乙烯基硅油(500CST)、4份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在25℃、5000r/min的条件下搅拌60min，制得抗磨剂。
实施例3
本发明实施例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将5份纳米氧化铜与15份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在3000r/min的条件下搅拌16小时，制得改性氧化铜。
(2)将20份聚酸亚胺、35份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为20万，粒径为10um)、6份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(100nm)、5份阴离子氟碳表面活性剂、10份非离子氟碳表面活性剂、10份乙烯基硅油(500CST)、4份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在45℃、3000r/min的条件下搅拌60min，制得抗磨剂。
实施例4
本发明实施例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2份纳米氧化铜与12份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在3000r/min的条件下搅拌16小时，制得改性氧化铜。
(2)取下述重量份数的原料：12份聚酸亚胺、30份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为10万，粒径为8um)、4份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(50nm)、4份阴离子氟碳表面活性剂、10份非离子氟碳表面活性剂、5份乙烯基硅油(500CST)、15份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在45℃、3000r/min的条件下搅拌60min，制得抗磨剂。
实施例5
本发明实施例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2份纳米氧化铜与12份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在3000r/min的条件下搅拌16小时，制得改性氧化铜。
(2)将12份聚酸亚胺、30份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为15万，粒径为8um)、4份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(50nm)、4份阴离子氟碳表面活性剂、10份非离子氟碳表面活性剂、5份乙烯基硅油(500CST)、15份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在45℃、3000r/min的条件下搅拌60min，制得抗磨剂。
实施例6
本发明实施例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将4份纳米氧化铜与14份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在3000r/min的条件下搅拌16小时，制得改性氧化铜。
(2)将18份聚酸亚胺、22份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为15万，粒径为8um)、5.5份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(50nm)、3份阴离子氟碳表面活性剂、5份非离子氟碳表面活性剂、4份乙烯基硅油(500CST)、25份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在45℃、3000r/min的条件下搅拌60min，制得抗磨剂。
对比例1
本发明对比例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
将15份聚酸亚胺、25份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为5万，粒径为4um)、3份纳米氧化铜、5份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(50nm)、3份阴离子氟碳表面活性剂、10份非离子氟碳表面活性剂、12份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚、10份乙烯基硅油(500CST)、20份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在32℃、4000r/min的条件下搅拌30min，制得抗磨剂。
对比例2
本发明对比例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将3份纳米氧化铜与12份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在2500r/min的条件下搅拌12小时，制得改性氧化铜。
(2)将15份聚酸亚胺、25份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为5万，粒径为4um)、5份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(50nm)、10份非离子氟碳表面活性剂、10份乙烯基硅油(500CST)、20份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在32℃、4000r/min的条件下搅拌30min，制得抗磨剂。
对比例3
本发明对比例提供了一种发动机润滑油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将3份纳米氧化铜与12份十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在2500r/min的条件下搅拌12小时，制得改性氧化铜。
(2)将15份聚酸亚胺、25份聚对羟基苯甲酸苯酯(分子量为5万，粒径为4um)、5份可溶性聚四氟乙烯超细粉料(50nm)、0.5份阴离子氟碳表面活性剂、10份非离子氟碳表面活性剂、10份乙烯基硅油(500CST)、20份二甲基硅油(500CST)及步骤(1)所得的改性氧化铜在32℃、4000r/min的条件下搅拌30min，制得抗磨剂。
为了进一步说明本发明的有益效果，将本发明实施例1～6所得的抗磨剂以及对比例1～3所得的抗磨剂分别与基础油(汽油)按照1:9的重量比混合制得润滑油。对所得的润滑油进行测试，测试结果如表1所示。
表1测试结果统计表
由以上数据可以看出，由本发明实施例1～6所制得的抗磨剂制成的润滑油的抗磨性能显著，其中，以试验组1中润滑油的抗磨性能最好。上述数据对比分析可知，在试验组8中，因对比例1为对氧化铜进行包覆改性，从而使得由对比例1所得的抗磨剂所制成得润滑油的抗摩擦系数和最大磨斑直径明显大于试验组，且对润滑油的最大无卡咬负荷和最大烧结负荷的性能也产生了不利影响。在试验组9中，对比例2未采用阴离子氟碳表面活性剂，无法通过阴离子氟碳表面活性剂来平衡抗磨剂组合物中的酸碱度，从而使得由对比例2所得的抗磨剂制成的润滑油的最大无卡咬负荷和最大烧结负荷性能大幅减弱，且抗摩擦系数和最大磨斑直径也随之增大。在试验组10中，对比例2所用的阴离子氟碳表面活性剂用量过少，虽然在一定程度上平衡了对抗磨剂组合物中的酸碱度，但是，其抗氧化性能较弱，从而使得由对比例3所得的抗磨剂制成的润滑油的整体性能较差。
为了进一步说明本发明的有益效果，将小轿车的发动机加满机油后，再将上述试验组1中的润滑油应用于小轿车的发动机上(每次该润滑油的用量仅为300g)，使得小轿车的发动机的活塞与活塞杆之间形成动态保护膜，且保留有极微小的间隙(发动机内的汽油中的碳氢化合物无法从该间隙中逸出)，可行驶2万公里，比未使用该润滑油的小轿车所行驶的路程延长了20％以上。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机润滑油抗磨剂，其特征在于：包括如下按重量份数计的原料：聚酸亚胺10～20份、聚对羟基苯甲酸苯酯25～35份、纳米氧化铜1～5份、可溶性聚四氟乙烯超细粉料3～6份、氟碳表面活性剂1～20份、十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚10～15份、乙烯基硅油3～10份、二甲基硅油4～20份。
2.根据权利要求1所述的发动机润滑油抗磨剂，其特征在于：所述聚酸亚胺的维卡软化点不低于270℃，弯曲强度不低于170MPa。
3.根据权利要求1所述的发动机润滑油抗磨剂，其特征在于：所述聚对羟基苯甲酸苯酯的分子量为5～20万，粒径为4～10um。
4.根据权利要求1所述的发动机润滑油抗磨剂，其特征在于：所述可溶性聚四氟乙烯超细粉料的粒径为10～100nm。
5.根据权利要求1所述的发动机润滑油抗磨剂，其特征在于：所述氟碳表面活性剂选自非离子氟碳表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂中的一种或两种。
6.根据权利要求5所述的发动机润滑油抗磨剂，其特征在于：所述氟碳表面活性剂包括非离子氟碳表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂，其中，所述非离子氟碳表面活性剂与所述阴离子氟碳表面活性剂的重量比为2～7:10。
7.一种制备如权利要求1～6任一项所述的发动机润滑油抗磨剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将纳米氧化铜与十八碳硼酸酯聚氧乙烯醚混合后在2000～3000r/min的条件下搅拌10～16小时，制得改性氧化铜；
(2)将聚酸亚胺、聚对羟基苯甲酸苯酯、步骤(1)所得的改性氧化铜、可溶性聚四氟乙烯超细粉料、氟碳表面活性剂、乙烯基硅油、二甲基硅油在25～45℃、3000～5000r/min的条件下搅拌15～60min，制得抗磨剂。
8.根据权利要求7所述的制备发动机润滑油抗磨剂的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述搅拌分散的条件为：搅拌速率2000～3000r/min，搅拌时间10～16小时。
9.根据权利要求7所述的制备发动机润滑油抗磨剂的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述混合搅拌的条件为：温度25～45℃，搅拌速率3000～5000r/min，时间15～60min。
10.一种如权利要求1～6任一项所述的发动机润滑油抗磨剂在制备润滑油中的应用。
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