CN108795540A - 一种工程机械用润滑油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工程机械用润滑油及其制备方法，由以下成分制备而成：改性碳酸钙、改性二氧化钛、改性纳米铜粉、乙醇溶液、亚麻籽油、聚氨酯、天然胶提取物、石蜡、基础油、分散剂、粘度指数改进剂、抗氧剂、多元醇、消泡剂、极压抗磨剂和油性剂。本发明制备的润滑油能大幅度降低工程机械、重型机械设备的摩擦功耗和磨损，同时显著降低设备工作温升，减少废弃和泄漏机油对环境的污染，减少润滑油的消耗，节约不可再生的石油资源。

Description

一种工程机械用润滑油及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑油技术领域，具体涉及一种工程机械用润滑油及其制备方法。
背景技术
润滑油主要用于减少运动部件表面间的摩擦，具有润滑作用，同时对机器设备还具有防 锈、防腐、绝缘、功率传送、冷却、密封、清洗杂质和缓冲等功能，是一类在机械工业、汽车工业、精密仪器、电力工业、冶金工业、模具制造与应用工业、钢铁工业、机床工业等工业领域不可或缺的化工产品，在上述工业领域具有重要的作用。随着工业的飞速发展，装备技术的不断提升，我国对各种润滑油产品的需求量持续增长，且已成为全球第二大润滑油市场。在润滑油需求量不断上升的同时，也要求润滑油产品质量不断提高。
润滑油长期工作在摩擦和挤压的恶劣环境中，受多种因素影响很容易失去润滑作用，比如，摩擦副表面相对速度较高、载荷较大、温差变化大等。润滑油变质，失去润滑作用，就有可能会导致工作面出现磨损，机件无法正常工作，严重时还有可能出现事故。为了延长摩擦副表面寿命，目前采用在润滑油中加入由各种成分组成的添加剂。 例如，为了解决润滑油产生沉积物的问题，可以在润滑油中添加石油磺酸钙；为了增加油膜厚度，可以在润滑油中添加聚异丁烯、乙烯、丙烯共聚物等黏度添加剂；为了减少润滑油中泡沫的形成，可以在润滑油中添加磺酸盐、二甲基硅油、聚丙烯酸酯等消沫剂；为了减小摩擦副表面的摩擦力，可以在润滑油中加入摩擦改进剂，如二硫化铵基甲酸钼、硫化烯烃等。但是，上述对润滑油成分进行改进的方法，虽然具有一定的有益效果，由于温度、压力和摩擦等因素的长期作用，仍然会造成润滑油的添加剂的损耗，也就无法从根本上避免润滑油的变质，摩擦副会发生继续磨损，轴瓦或活塞的机械尺寸发生变，产生松旷现象。
公开号为CN106520353A，公开了一种生物质环保电机润滑油的制备方法，将胶原蛋白粉与去离子水搅拌制得混合液1，再将蔗糖酯与去离子水搅拌制得混合液2，与混合液1混合后加入魔芋粉保温搅拌制得混合液3，与橄榄油、椰子油经二次搅拌混合制得混合液4，取石墨粉、铜粉等粉碎后加入混合液4中搅拌制得润滑助剂，将米糠油、大豆油混合后，加入润滑助剂、防锈剂等物质混合，超声分散制得润滑油的方法。公开号为CN107164051A，公开了一种生物环保润滑油及其制备方法，其组分包括生物基础油和添加剂，所述生物基础油按重量份数计包括：植物油50～60份、乙酸5～10份、双氧水10～20份；所述添加剂按重量份数计包括：N-月桂酰基谷氨酸1～2份、碳酸钙1～2份、盐酸2～4份、硫磷丁辛基锌盐5～9份、粘度指数改进剂1～1.5份、抗泡剂1～2份和防锈复合剂4～8份。以上现有技术制备的润滑油虽然具有可降解的功能，但是制备方法较为复杂，并且原材料成本较高。
综上所述，因此需要一种更好的润滑油，来改善现有技术的不足，从而推动该行业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种工程机械用润滑油及其制备方法，本发明制备的润滑油能大幅度降低工程机械、重型机械设备的摩擦功耗和磨损，同时显著降低设备工作温升，减少废弃和泄漏机油对环境的污染，减少润滑油的消耗，节约不可再生的石油资源。
本发明提供了如下的技术方案：
一种工程机械用润滑油，包括以下重量份的原料：改性碳酸钙3-7份、改性二氧化钛4-7份、改性纳米铜粉5-8份、乙醇溶液6-9份、亚麻籽油4-7份、聚氨酯3-6份、天然胶提取物3-6份、石蜡5-8份、基础油15-18份、分散剂2-4份、粘度指数改进剂3-5份、抗氧剂2-4份、多元醇3-5份、消泡剂2-4份、极压抗磨剂4-6份和油性剂3-6份。
优选的，所述润滑油包括以下重量份的原料：改性碳酸钙3-6份、改性二氧化钛5-7份、改性纳米铜粉6-8份、乙醇溶液6-8份、亚麻籽油5-7份、聚氨酯4-6份、天然胶提取物4-6份、石蜡6-8份、基础油15-17份、分散剂3-4份、粘度指数改进剂4-5份、抗氧剂3-4份、多元醇4-5份、消泡剂3-4份、极压抗磨剂4-5份和油性剂3-5份。
优选的，所述润滑油包括以下重量份的原料：改性碳酸钙5份、改性二氧化钛6份、改性纳米铜粉6份、乙醇溶液6份、亚麻籽油7份、聚氨酯5份、天然胶提取物5份、石蜡7份、基础油16份、分散剂4份、粘度指数改进剂4份、抗氧剂3份、多元醇5份、消泡剂3份、极压抗磨剂4份和油性剂4份。
一种工程机械用润滑油的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性碳酸钙、改性二氧化钛和改性纳米铜粉混合均匀，导入混料机中，置于75-80℃下加热15-20min，倒入乙醇溶液，搅拌反应20-25min，再过滤掉乙醇溶液，自然干燥后，得到材料一；
b、将亚麻籽油、聚氨酯、天然胶提取物和石蜡混合导入混料机中，在83-85℃下搅拌反应0.5-0.8h，冷却至常温后，再加入多元醇和消泡剂，以300-350r/min的转速继续加热并搅拌混合30-35min，得到材料二；
c、将材料一、材料二、基础油、分散剂、粘度指数改进剂和抗氧剂混合导入反应釜中，在90-93℃下密炼0.8-1.2h，得到材料三；
d、将材料三、极压抗磨剂和油性剂导入调合釜中，在50-52℃下调和1-1.3h，再置于超声下分散5-8min，即可得的成品。
优选的，所述步骤a的改性碳酸钙的制备方法为：将碳酸钙置于磷酸溶液中浸泡处理40min，再用清水冲洗干净，与硅烷偶联剂、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯混合，在50℃下加热反应0.8h，经过滤、干燥、粉碎成纳米颗粒，即可得到改性碳酸钙。
优选的，所述步骤a的改性二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛置于质量浓度为32%的氢氧化钠溶液中浸泡60min，再过滤，将纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和去离子水混合，在72℃下搅拌反应0.5h，反应结束后，取出干燥，即可得到改性二氧化钛。
优选的，所述步骤a的改性纳米铜粉的制备方法为：将硫醇、阳离子表面活性剂和络合剂和去离子水混合，在超声下分散10min后，再加入纳米铜粉，再分散12min，然后经真空干燥、研磨和过筛，即可得到改性纳米铜粉。
优选的，所述步骤b的多元醇为丙二醇、一缩二乙二醇和季戊四醇按质量比1:2:2混合而成。
优选的，所述步骤c的分散剂为多烯基丁二酰亚胺、双烯基丁二酰亚胺和单烯基丁二酰亚胺按质量比1:2:1混合而成。
优选的，所述步骤d的极压抗磨剂为二丁基二硫代氨基甲酸锑、硫代磷酸胺盐和酸性亚磷酸二丁酯按质量比1:1:3混合而成。
本发明的有益效果是：
本发明制备的润滑油能大幅度降低工程机械、重型机械设备的摩擦功耗和磨损，同时显著降低设备工作温升，减少废弃和泄漏机油对环境的污染，减少润滑油的消耗，节约不可再生的石油资源。
本发明中的改性碳酸钙、改性二氧化钛，两者的协同作用下，可以在成品中组成耐磨层，增加了机械摩擦副表面的硬度，提高耐磨性能，也可同时实现对摩擦副表面缺陷部位的自修复；同时，成品润滑油中均匀分散的纳米级颗粒，使得摩擦副表面的摩擦阻力下降，并因此有效减少功率损耗。
本发明中的改性纳米铜粉，可以大大提高了相互摩擦表面的润滑性能，大幅度降低摩擦系数，显著提高润滑作用，进而提高机械设备的有效动力，延长机械设备的使用寿命，降低机械设备的运转能耗。
本发明中的改性纳米铜粉中添加的硫醇有利于进一步提高纳米铜粉在润滑油中的分散能力，显著增强了纳米铜粉在润滑油中分散稳定性、热稳定性和耐氧化性能，解决了目前纳米铜粉分散难、热稳定性差和耐氧化性能差的难题。
本发明中的粘度指数改进剂与油性剂的协同作用下，可有效的改善了润滑油粘度，并且增加了润滑油致密性，防止污水、污泥浸入润滑油中与润滑油混合，造成润滑油快速的被消耗而失去润滑效果，从而有效的延长了润滑油的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种工程机械用润滑油，包括以下重量份的原料：改性碳酸钙7份、改性二氧化钛7份、改性纳米铜粉5份、乙醇溶液9份、亚麻籽油4份、聚氨酯6份、天然胶提取物3份、石蜡5份、基础油18份、分散剂2份、粘度指数改进剂3份、抗氧剂2份、多元醇3份、消泡剂4份、极压抗磨剂4份和油性剂3份。
一种工程机械用润滑油的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性碳酸钙、改性二氧化钛和改性纳米铜粉混合均匀，导入混料机中，置于75℃下加热15min，倒入乙醇溶液，搅拌反应25min，再过滤掉乙醇溶液，自然干燥后，得到材料一；
b、将亚麻籽油、聚氨酯、天然胶提取物和石蜡混合导入混料机中，在85℃下搅拌反应0.8h，冷却至常温后，再加入多元醇和消泡剂，以350r/min的转速继续加热并搅拌混合35min，得到材料二；
c、将材料一、材料二、基础油、分散剂、粘度指数改进剂和抗氧剂混合导入反应釜中，在93℃下密炼1.2h，得到材料三；
d、将材料三、极压抗磨剂和油性剂导入调合釜中，在50℃下调和1h，再置于超声下分散5min，即可得的成品。
步骤a的改性碳酸钙的制备方法为：将碳酸钙置于磷酸溶液中浸泡处理40min，再用清水冲洗干净，与硅烷偶联剂、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯混合，在50℃下加热反应0.8h，经过滤、干燥、粉碎成纳米颗粒，即可得到改性碳酸钙。
步骤a的改性二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛置于质量浓度为32%的氢氧化钠溶液中浸泡60min，再过滤，将纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和去离子水混合，在72℃下搅拌反应0.5h，反应结束后，取出干燥，即可得到改性二氧化钛。
步骤a的改性纳米铜粉的制备方法为：将硫醇、阳离子表面活性剂和络合剂和去离子水混合，在超声下分散10min后，再加入纳米铜粉，再分散12min，然后经真空干燥、研磨和过筛，即可得到改性纳米铜粉。
步骤b的多元醇为丙二醇、一缩二乙二醇和季戊四醇按质量比1:2:2混合而成。
步骤c的分散剂为多烯基丁二酰亚胺、双烯基丁二酰亚胺和单烯基丁二酰亚胺按质量比1:2:1混合而成。
步骤d的极压抗磨剂为二丁基二硫代氨基甲酸锑、硫代磷酸胺盐和酸性亚磷酸二丁酯按质量比1:1:3混合而成。
实施例2
一种工程机械用润滑油，包括以下重量份的原料：改性碳酸钙3份、改性二氧化钛5份、改性纳米铜粉6份、乙醇溶液8份、亚麻籽油7份、聚氨酯6份、天然胶提取物6份、石蜡6份、基础油17份、分散剂3份、粘度指数改进剂5份、抗氧剂3份、多元醇5份、消泡剂3份、极压抗磨剂5份和油性剂3份。
一种工程机械用润滑油的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性碳酸钙、改性二氧化钛和改性纳米铜粉混合均匀，导入混料机中，置于75℃下加热15min，倒入乙醇溶液，搅拌反应20min，再过滤掉乙醇溶液，自然干燥后，得到材料一；
b、将亚麻籽油、聚氨酯、天然胶提取物和石蜡混合导入混料机中，在85℃下搅拌反应0.8h，冷却至常温后，再加入多元醇和消泡剂，以350r/min的转速继续加热并搅拌混合35min，得到材料二；
c、将材料一、材料二、基础油、分散剂、粘度指数改进剂和抗氧剂混合导入反应釜中，在90℃下密炼0.8h，得到材料三；
d、将材料三、极压抗磨剂和油性剂导入调合釜中，在52℃下调和1h，再置于超声下分散5min，即可得的成品。
步骤a的改性碳酸钙的制备方法为：将碳酸钙置于磷酸溶液中浸泡处理40min，再用清水冲洗干净，与硅烷偶联剂、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯混合，在50℃下加热反应0.8h，经过滤、干燥、粉碎成纳米颗粒，即可得到改性碳酸钙。
步骤a的改性二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛置于质量浓度为32%的氢氧化钠溶液中浸泡60min，再过滤，将纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和去离子水混合，在72℃下搅拌反应0.5h，反应结束后，取出干燥，即可得到改性二氧化钛。
步骤a的改性纳米铜粉的制备方法为：将硫醇、阳离子表面活性剂和络合剂和去离子水混合，在超声下分散10min后，再加入纳米铜粉，再分散12min，然后经真空干燥、研磨和过筛，即可得到改性纳米铜粉。
步骤b的多元醇为丙二醇、一缩二乙二醇和季戊四醇按质量比1:2:2混合而成。
步骤c的分散剂为多烯基丁二酰亚胺、双烯基丁二酰亚胺和单烯基丁二酰亚胺按质量比1:2:1混合而成。
步骤d的极压抗磨剂为二丁基二硫代氨基甲酸锑、硫代磷酸胺盐和酸性亚磷酸二丁酯按质量比1:1:3混合而成。
实施例3
一种工程机械用润滑油，包括以下重量份的原料：改性碳酸钙5份、改性二氧化钛6份、改性纳米铜粉6份、乙醇溶液6份、亚麻籽油7份、聚氨酯5份、天然胶提取物5份、石蜡7份、基础油16份、分散剂4份、粘度指数改进剂4份、抗氧剂3份、多元醇5份、消泡剂3份、极压抗磨剂4份和油性剂4份。
一种工程机械用润滑油的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性碳酸钙、改性二氧化钛和改性纳米铜粉混合均匀，导入混料机中，置于80℃下加热15min，倒入乙醇溶液，搅拌反应20min，再过滤掉乙醇溶液，自然干燥后，得到材料一；
b、将亚麻籽油、聚氨酯、天然胶提取物和石蜡混合导入混料机中，在85℃下搅拌反应0.8h，冷却至常温后，再加入多元醇和消泡剂，以300r/min的转速继续加热并搅拌混合30min，得到材料二；
c、将材料一、材料二、基础油、分散剂、粘度指数改进剂和抗氧剂混合导入反应釜中，在93℃下密炼0.8h，得到材料三；
d、将材料三、极压抗磨剂和油性剂导入调合釜中，在50℃下调和1.3h，再置于超声下分散8min，即可得的成品。
步骤a的改性碳酸钙的制备方法为：将碳酸钙置于磷酸溶液中浸泡处理40min，再用清水冲洗干净，与硅烷偶联剂、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯混合，在50℃下加热反应0.8h，经过滤、干燥、粉碎成纳米颗粒，即可得到改性碳酸钙。
步骤a的改性二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛置于质量浓度为32%的氢氧化钠溶液中浸泡60min，再过滤，将纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和去离子水混合，在72℃下搅拌反应0.5h，反应结束后，取出干燥，即可得到改性二氧化钛。
步骤a的改性纳米铜粉的制备方法为：将硫醇、阳离子表面活性剂和络合剂和去离子水混合，在超声下分散10min后，再加入纳米铜粉，再分散12min，然后经真空干燥、研磨和过筛，即可得到改性纳米铜粉。
步骤b的多元醇为丙二醇、一缩二乙二醇和季戊四醇按质量比1:2:2混合而成。
步骤c的分散剂为多烯基丁二酰亚胺、双烯基丁二酰亚胺和单烯基丁二酰亚胺按质量比1:2:1混合而成。
步骤d的极压抗磨剂为二丁基二硫代氨基甲酸锑、硫代磷酸胺盐和酸性亚磷酸二丁酯按质量比1:1:3混合而成。
对比例1
采用现有技术中的普通润滑油进行检测对比。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
项目 标准 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
铜片腐蚀（100℃，6h） 1级 1级 1级 1级 1级
运动粘度（100℃，mm2/s-1） 15-19 17 16 17 15
机械杂质（%） 不大于0.02 0.009 0.008 0.008 0.011
最大无卡咬负荷（N） 不小于785 838 841 847 816
降解时间（天） 暂无 101 105 98 195
由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工程机械用润滑油，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性碳酸钙3-7份、改性二氧化钛4-7份、改性纳米铜粉5-8份、乙醇溶液6-9份、亚麻籽油4-7份、聚氨酯3-6份、天然胶提取物3-6份、石蜡5-8份、基础油15-18份、分散剂2-4份、粘度指数改进剂3-5份、抗氧剂2-4份、多元醇3-5份、消泡剂2-4份、极压抗磨剂4-6份和油性剂3-6份。
2.根据权利要求1所述的一种工程机械用润滑油，其特征在于，所述润滑油包括以下重量份的原料：改性碳酸钙3-6份、改性二氧化钛5-7份、改性纳米铜粉6-8份、乙醇溶液6-8份、亚麻籽油5-7份、聚氨酯4-6份、天然胶提取物4-6份、石蜡6-8份、基础油15-17份、分散剂3-4份、粘度指数改进剂4-5份、抗氧剂3-4份、多元醇4-5份、消泡剂3-4份、极压抗磨剂4-5份和油性剂3-5份。
3.根据权利要求1所述的一种工程机械用润滑油，其特征在于，所述润滑油包括以下重量份的原料：改性碳酸钙5份、改性二氧化钛6份、改性纳米铜粉6份、乙醇溶液6份、亚麻籽油7份、聚氨酯5份、天然胶提取物5份、石蜡7份、基础油16份、分散剂4份、粘度指数改进剂4份、抗氧剂3份、多元醇5份、消泡剂3份、极压抗磨剂4份和油性剂4份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种工程机械用润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将改性碳酸钙、改性二氧化钛和改性纳米铜粉混合均匀，导入混料机中，置于75-80℃下加热15-20min，倒入乙醇溶液，搅拌反应20-25min，再过滤掉乙醇溶液，自然干燥后，得到材料一；
b、将亚麻籽油、聚氨酯、天然胶提取物和石蜡混合导入混料机中，在83-85℃下搅拌反应0.5-0.8h，冷却至常温后，再加入多元醇和消泡剂，以300-350r/min的转速继续加热并搅拌混合30-35min，得到材料二；
c、将材料一、材料二、基础油、分散剂、粘度指数改进剂和抗氧剂混合导入反应釜中，在90-93℃下密炼0.8-1.2h，得到材料三；
d、将材料三、极压抗磨剂和油性剂导入调合釜中，在50-52℃下调和1-1.3h，再置于超声下分散5-8min，即可得的成品。
5.根据权利要求4所述的一种工程机械用润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性碳酸钙的制备方法为：将碳酸钙置于磷酸溶液中浸泡处理40min，再用清水冲洗干净，与硅烷偶联剂、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯混合，在50℃下加热反应0.8h，经过滤、干燥、粉碎成纳米颗粒，即可得到改性碳酸钙。
6.根据权利要求4所述的一种工程机械用润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛置于质量浓度为32%的氢氧化钠溶液中浸泡60min，再过滤，将纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和去离子水混合，在72℃下搅拌反应0.5h，反应结束后，取出干燥，即可得到改性二氧化钛。
7.根据权利要求4所述的一种工程机械用润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性纳米铜粉的制备方法为：将硫醇、阳离子表面活性剂和络合剂和去离子水混合，在超声下分散10min后，再加入纳米铜粉，再分散12min，然后经真空干燥、研磨和过筛，即可得到改性纳米铜粉。
8.根据权利要求4所述的一种工程机械用润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤b的多元醇为丙二醇、一缩二乙二醇和季戊四醇按质量比1:2:2混合而成。
9.根据权利要求4所述的一种工程机械用润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤c的分散剂为多烯基丁二酰亚胺、双烯基丁二酰亚胺和单烯基丁二酰亚胺按质量比1:2:1混合而成。
10.根据权利要求4所述的一种工程机械用润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤d的极压抗磨剂为二丁基二硫代氨基甲酸锑、硫代磷酸胺盐和酸性亚磷酸二丁酯按质量比1:1:3混合而成。
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