CN109536239A - 一种纳米氧化钕润滑油添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米氧化钕润滑油添加剂，其特征在于，含有经过表面改性的纳米氧化钕。其制备方法包括：将Tween60、Span20、Span80和聚醚以2：1：1：3的质量比混合得到表面活性剂，再将质量分数为15％的纳米氧化钕加入质量分数为85％的混合后的表面活性剂。本发明的润滑油添加剂具有配置方法简单、节能环保、减磨和自修复性能好的特点。

Description

一种纳米氧化钕润滑油添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米润滑油添加剂，特别涉及一种纳米氧化钕润滑油添加剂。
背景技术
润滑油是常用的润滑材料，可以降低设备磨损、延长设备使用寿命和降低维护费用。润滑油由不同型号的基础油和各类具有不同性质的添加剂组合而成，其中添加剂可以弥补基础油性能方面的不足，是改进油品性质和油品质量的重要因素。随着设备工作条件的日益苛刻和环境保护的严格要求，传统的含S、P、Cl等活性元素添加剂已经不能满足需求。稀土元素具有特殊的4f电子结构，其化合物具有六方晶体层状结构，与其他相同晶体结构的金属相比，摩擦学性能差别明显。纳米稀土化合物粒子能对摩擦表面进行一定程度得填补和修复。因此，纳米稀土化合物作为润滑油添加剂具有良好的抗磨和自修复性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节能环保的稀土润滑油添加剂。该稀土润滑油添加剂具有良好抗磨和自修复性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种纳米氧化钕润滑油添加剂，其特征在于，含有经过表面改性的纳米氧化钕。
优选地，所述润滑油添加剂的制备原料包括：
纳米氧化钕 15wt.％；
表面活性剂 85wt.％。
优选地，所述表面活性剂包括吐温60(Tween60)、司班20(Span20)、司班80(Span80)和聚醚。
更优选地，所述吐温60、司班20、司班80和聚醚质量比为2：1：1：3。
本发明还提供了上述的纳米氧化钕润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将吐温60、司班20、司班80和聚醚以2：1：1：3的质量比混合得到表面活性剂；
步骤2：将质量分数为15％的纳米氧化钕加入质量分数为85％的步骤1得到的表面活性剂中，即得到经过表面改性的纳米氧化钕，作为纳米氧化钕润滑油添加剂。
本发明还提供了上述的纳米氧化钕润滑油添加剂作为多功能润滑油和润滑脂的添加剂中的应用。
本发明还提供了一种机械设备润滑系统的修复抗磨剂，其特征在于，含有上述的纳米氧化钕润滑油添加剂。
优选地，所述的机械设备为车辆、船舶、石油化工或矿山的大型机械设备。
本发明所述的一种纳米氧化钕润滑油添加剂，其特点为：由于润滑油的表面张力，纳米氧化钕粒子不能均匀的散布在润滑油中，还可能形成纳米粒子团使润滑油的润滑效果变得更差，因此润滑油添加剂中必须包含表面活性剂。选用Tween60、Span20、Span 80和聚醚混合作为表面活性剂，根据亲油亲水经验公式得到得混合比例为2：1：1：3。本发明工艺清洁、环境友好、实施条件简单，便于进行规模化连续生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所述方法得到的纳米氧化钕润滑油添加剂稳定性极好，不会分解酸碱性物质，不会对零部件造成腐蚀；
(2)对纳米氧化钕表面改性得到具有抗磨和自修复性能的润滑油添加剂；
(3)本发明所述方法中所用的原料均为工业常用原料，润滑油添加剂配置方法简单，可用于进行规模化生产。
附图说明
图1是对照组磨斑光学显微图；
图2是试验组磨斑光学显微图；
图3是对照组磨斑的最大纵深在7016nm的表面三维形貌图；
图4是试验组磨斑的最大纵深在3690nm的表面三维形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例提供了一种纳米氧化钕润滑油添加剂，由经过表面改性的纳米氧化钕组成。所述润滑油添加剂的制备原料包括：纳米氧化钕15wt.％；表面活性剂85wt.％。纳米氧化钕润滑油添加剂的具体制备步骤如下：
步骤1：将吐温60、司班20、司班80和聚醚以2：1：1：3的质量比混合得到表面活性剂；其中Tween60、Span20、Span 80全部由广州润华食品有限公司生产提供，货号分别为1270321、1276121、1276521，结构式分别为：C24H46O6(C2H4O)20，C18H34O6，C24H44O6，聚醚由上海萌芽科技生物有限公司生产提供，货号为MS15024-250g。纳米氧化钕由广东惠州瑞尔化学科技有限公司生产，粒径20～30nm。
步骤2：将质量分数为15％的纳米氧化钕加入质量分数为85％的步骤1得到的表面活性剂中，即得到经过表面改性的纳米氧化钕，作为纳米氧化钕润滑油添加剂。
首先对纳米氧化钕润滑油添加剂的减磨和自修复性能进行分析，然后再对纳米氧化钕润滑油添加剂节能效果进行分析。
(1)纳米氧化钕润滑油添加剂的抗磨和自修复性能机理分析：
往复式销板摩擦磨损试验的试验条件：上试样销材料为普通灰口铸铁HT250，下试样盘为Gr15钢。往复频率为4Hz，负荷480N，持续12h，温度设为75℃。
将纳米氧化钕润滑油添加剂分散到嘉实多发动机润滑油中，质量分数为0.5％，超声波振荡器中振荡15min。
表1为试验组在嘉实多发动机润滑油添加0.5％纳米氧化钕润滑油添加剂和对照组未添加的往复式板销摩擦磨损试验结果。其中板的质量损失比对照组减少62％，销的质量损失下降78.3％，摩擦系数和摩擦力均降低4.2％，平均磨痕深度下降76％。图1为对照组的磨斑光学显微照片，划痕明显，沟壑较深，图2为试验组的磨斑光学显微照片，划痕较为轻微、稀疏。图3、4分别为对照组和试验组的磨斑表面形貌图，从图3可以看出表面沟壑纵深最大达到了7016nm，而图4试验组中的表面沟壑最大为3690nm。反映了添加剂具有良好的抗磨性能。试验组在480N的压力下，经过12h的摩擦，粗糙度反而比试验前更加光滑，证明氧化钕润滑油添加剂对磨损表面具有修复功能。
表1往复式板销摩擦试验结果
(2)纳米氧化钕润滑油添加剂的节能效果分析：
节能试验在上海柴油机股份有限公司生产的柴油机上进行。柴油机机型为4135，缸径135mm，冲程150mm，压缩比17，尺寸运行功率66KW/1500rpm，累计运行时间1000h。
节能试验的试验条件：室温4.5℃，相对湿度56％，油耗仪耗油量测量方法为质量法。表2为对照组未加纳米氧化钕润滑油添加剂条件下不同时间及工况点的柴油机试验结果。
表3为试验组加入0.5％纳米氧化钕润滑油添加剂下不同时间及工况点的柴油机试验结果。
表2对照组不同时间及工况点的柴油机试验结果
表3试验组不同时间及工况点的柴油机试验结果
从试验结果可以看出，加入纳米氧化钕润滑油添加剂后柴油机在不同负荷下的耗油率均由不同程度的下降，70％、80％、90％负荷下的节油率分别为5.63％、5.59％、5.27％，节能效果明显。

Claims (7)

1.一种纳米氧化钕润滑油添加剂，其特征在于，含有经过表面改性的纳米氧化钕。
2.如权利要求1所述的纳米氧化钕润滑油添加剂，其特征在于，所述润滑油添加剂的制备原料包括：
纳米氧化钕 15wt.％；
表面活性剂 85wt.％。
3.如权利要求2所述的纳米氧化钕润滑油添加剂，其特征在于，所述表面活性剂包括吐温60、司班20、司班80和聚醚。
4.如权利要求3所述的纳米氧化钕润滑油添加剂，其特征在于，所述吐温60、司班20、司班80和聚醚质量比为2：1：1：3。
5.权利要求1-4任一项所述的纳米氧化钕润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将吐温60、司班20、司班80和聚醚以2：1：1：3的质量比混合得到表面活性剂；
步骤2：将质量分数为15％的纳米氧化钕加入质量分数为85％的步骤1得到的表面活性剂中，即得到经过表面改性的纳米氧化钕，作为纳米氧化钕润滑油添加剂。
6.权利要求1-4中任一项所述的纳米氧化钕润滑油添加剂作为多功能润滑油和润滑脂的添加剂中的应用。
7.一种机械设备润滑系统的修复抗磨剂，其特征在于，含有权利要求1-4中任一项所述的纳米氧化钕润滑油添加剂。
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