CN109810773A - 一种润滑油改性剂以及制得的改性润滑油 - Google Patents

Abstract

本发明涉及润滑油领域，特别涉及一种润滑油改性剂以及制得的改性润滑油。一种润滑油改性剂，为气凝胶或纳米孔隙材料研磨至粒径为微米或纳米数量级的球形或椭圆球形颗粒。该润滑油改性剂将气凝胶或纳米孔隙材料制备出球状微纳米尺度颗粒，同时颗粒内部为纳米介孔孔隙结构的润滑油改性剂。本发明提供的润滑油改性剂，利用球形物体的滚动摩擦系数极低的特性，降低工件摩擦系数；起到修复作用；避免摩擦或外部引入的杂质对工件表面划伤和研磨；保持润滑油粘度有积极作用，延长了改性润滑油使用寿命。另外，制得的改性润滑油具有降低摩擦系数、修复润滑表面缺陷、降低摩擦升温、延缓润滑油粘度下降和延长润滑油使用寿命的优势。

Description

一种润滑油改性剂以及制得的改性润滑油

技术领域

本发明涉及润滑油领域，具体而言，涉及一种润滑油改性剂以及制得的改性润滑油。

背景技术

随着经济技术的不断发展，汽车飞机轮船机械各个领域发展迅速，节能环保、能耗、使用寿命受到极大关注。各类发动机、轴承服役条件下能量效率、机件磨损、摩擦发热等问题对节能环保产品质量影响显著，并且任何摩擦现象都会对产品造成损坏降低寿命，因此，任何需要润滑的部位都对润滑油提出更高要求。由于摩擦损失是是普遍存在的人为何自然现象，这种磨损造成了世界上大约1/3的能源消耗，同时磨损是造成材料设备破坏失效的三种最主要形式之一，而润滑是降低摩擦、减少磨损、降低发热的最有效技术之一。

世界润滑油需求逐年增长，技术要求越来越高，长效高质量润滑油是世界润滑油发展发展趋势。

改性润滑油具有降低磨损、延长寿命、降低发热、修复缺陷功效，将成为润滑油领域颠覆性解决方案技术。

现有技术中，专利CN106398818A通过改变抗氧剂、紫外吸收剂、光屏蔽剂、混合抗压抗磨剂、抗泡剂、防锈剂、表面活性剂比例并添加抗氧剂改善机油润滑性能；专利CN105038902A公开了一种石墨烯/IF-WS2复合改性润滑油，除了常规润滑油添加剂外，又添加了石墨烯和富勒烯二硫化物；发明CN106811283A涉及一种润滑油改性剂，该改性剂本质是在润滑油基础润滑油内添加石墨烯和纳米金刚石。

但现有润滑油存在磨损严重、使用寿命短、摩擦发热高、磨损缺陷难以修复等技术问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供润滑油改性剂，利用球形物体的滚动摩擦系数极低的特性，降低工件摩擦系数；起到修复作用；避免摩擦或外部引入的杂质对工件表面划伤和研磨；保持润滑油粘度有积极作用，延长了改性润滑油使用寿命。

本发明的第二目的在于提供一种改性润滑油，具有降低摩擦系数、修复润滑表面缺陷、降低摩擦升温、延缓润滑油粘度下降和延长润滑油使用寿命的优势。

本发明的第三目的在于提供一种改性润滑油的制备方法，该方法工艺简便，易于工业化生产。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种润滑油改性剂，为气凝胶或纳米孔隙材料研磨至粒径为微米或纳米数量级的球形或椭圆球形颗粒。

本发明提供的润滑油改性剂，采用将气凝胶或纳米孔隙材料制备出球状微纳米尺度颗粒，同时颗粒内部为纳米介孔孔隙结构的润滑油改性剂。利用球形物体的滚动摩擦系数极低的特性，降低工件摩擦系数；利用润滑油改性剂具有高抗压强度的特性，在工作工况高压下球体随之不破碎变形，变形的颗粒可以充填到原划伤部位，起到修复作用，不同尺度的含纳米孔隙结构的球状微纳米尺度颗粒润滑油改性剂；利用润滑油改性剂自身尺度避免摩擦或外部引入的杂质对工件表面划伤和研磨；利用润滑油改性剂球体形状摩擦系数降低同时降低摩擦产生的温度上升，并且改性润滑油温度上升速度减缓，也对保持润滑油粘度有积极作用，延长了改性润滑油使用寿命。

进一步地，所述气凝胶或纳米孔隙材料为无机氧化物气凝胶、金属氧化物气凝胶、火山岩、分子筛、有机气凝胶、碳气凝胶、纤维素气凝胶、金属有机化合物纳米孔隙材料中的一种或多种混合物。

优选地，所述气凝胶类物质为疏水二氧化硅气凝胶、碳气凝胶中的一种或多种。

进一步地，所述颗粒的粒径为400纳米-200微米，优选为600纳米-100微米，更优选为800纳米-75微米。

进一步地，所述颗粒的内部孔隙尺度范围在2纳米-100纳米，优选为10纳米-70纳米，更优选为20纳米-50纳米。

进一步地，所述颗粒的抗压强度大于8MPa，优选为大于20MPa，更优选为大于50MPa。

进一步地，所述研磨采用气流粉碎方法、球磨方法或机械压力磨方法。

优选地，采用气流粉碎机进行研磨；采用的气流压力优选大于0.6MPa,更优选大于1.0MPa,更优选大于1.2MPa。

本发明还提供了一种改性润滑油，上述的润滑油改性剂加入润滑油中混合而成。

进一步地，所述润滑油改性剂添加体积为所述润滑油体积的0.1％-50％，优选为1％-30％，更优选为1％-5％。

进一步地，所述润滑油包括基础润滑油和常规润滑油，所述基础润滑油为天然润滑油基础润滑油或合成润滑油基础润滑油，常规润滑油是指含有补强剂、粘度指数改良剂、降凝剂、复合抗氧剂、钼盐、抗泡剂的润滑油。

进一步地，所述改性润滑油选自改性机油润滑油、改性变速箱齿轮润滑油、改性工业润滑油、改性航天润滑油、改性轴承润滑油、改性特种润滑油、改性高温润滑油、改性低温润滑油、改性航天润滑油、改性飞机润滑油、改性轮船润滑油、改性摩托车润滑油、改性自行车润滑油、改性液压油、改性导轨润滑油、改性柴油机润滑油、改性传动系统润滑油、改性曲轴润滑油。

本发明还提供了一种改性润滑油的制备方法，边搅拌边将所述润滑油改性剂加入润滑油中，加入完后，继续搅拌同时提高搅拌速度，初始搅拌速度为30-60转/分，提高至300-600转/分，继续搅拌30-60分钟，停止搅拌，静止直到所有气泡消失，灌装，得到改性润滑油。

本发明提供的改性润滑油的制备方法，该方法工艺简便，易于工业化生产，并且通过逐渐搅拌，使得改性剂与润滑油充分融合，成分分布均匀，生产得到的改性润滑油性能更稳定。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所选取的润滑油改性剂利用球形物体的滚动摩擦系数极低的特性，降低工件摩擦系数；利用润滑油改性剂具有高抗压强度的特性，在工作工况高压下球体随之不破碎变形，变形的颗粒可以充填到原划伤部位，起到修复作用，不同尺度的含纳米孔隙结构的球状微纳米尺度颗粒润滑油改性剂；利用润滑油改性剂自身尺度避免摩擦或外部引入的杂质对工件表面划伤和研磨；利用润滑油改性剂球体形状摩擦系数降低同时降低摩擦产生的温度上升，并且改性润滑油温度上升速度减缓，也对保持润滑油粘度有积极作用，延长了改性润滑油使用寿命。

(2)本发明提供的添加了气凝胶或纳米孔隙材料球形颗粒润滑油改性剂的改性润滑油，该改性润滑油具有增强润滑效果、减少磨损、降低摩擦发热、修复磨损缺陷、延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的润滑油改性剂电镜照片；

图2为本发明实施例提供的放大倍数更高的润滑油改性剂电镜照片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

现有技术中，专利CN106398818A通过改变抗氧剂、紫外吸收剂、光屏蔽剂、混合抗压抗磨剂、抗泡剂、防锈剂、表面活性剂比例并添加抗氧剂改善机油润滑性能，与本发明所添加的纳米孔隙材料球状颗粒完全不同；专利CN105038902A公开了一种石墨烯/IF-WS2复合改性润滑油，除了常规润滑油添加剂外，又添加了石墨烯和富勒烯二硫化物，无论石墨烯还是富勒烯二硫化物，都不是纳米孔隙材料也不是球形颗粒，与本发明的润滑油添加剂纳米孔隙材料球状颗粒截然不同；发明CN106811283A涉及一种润滑油改性剂，该改性剂本质是在润滑油基础润滑油内添加石墨烯和纳米金刚石，所有添加物既不是纳米孔隙材料也不是球形颗粒物，与本发明所述纳米孔隙材料球状颗粒彻底不同。同时也未发现任何现有润滑油技术、文献和专利有把纳米孔隙材料制备成球形颗粒并作为润滑油改性剂是有的先例。

本发明提供的一种润滑油改性剂，为气凝胶或纳米孔隙材料研磨至粒径为微米或纳米数量级的球形或椭圆球形颗粒，具体如图1和图2所示。图1中的右下角中的50μm是指所有的点(11个点)之间的距离，即每两个相邻点之间的距离为5μm；同样地，图2中的右下角中的10μm是指所有的点(11个点)之间的距离，即每两个相邻点之间的距离为1μm。

本发明提供的气凝胶或纳米孔隙材料球形颗粒润滑油改性剂，所选取的材料应具备亲油特性，具体为无机氧化物气凝胶、金属氧化物气凝胶、火山岩、分子筛、有机气凝胶、碳气凝胶、纤维素气凝胶、金属有机化合物纳米孔隙材料中的一种或多种混合物研磨成球形颗粒，优选的是采用二氧化硅气凝胶或碳气凝胶；球形颗粒粒径在400纳米-200微米，优选为600纳米-100微米，更优选为球形颗粒粒径在800纳米-75微米；球形颗粒内部孔隙为2纳米-100纳米，优选为10纳米-70纳米，更优选为球形颗粒内部孔隙为20纳米-50纳米；球形颗粒抗压强度大于8MPa，优选为大于20MPa，更优选为球形颗粒抗压强度大于50MPa。

本发明提供的润滑油改性剂将气凝胶或纳米孔隙材料制备出球状微纳米尺度颗粒，颗粒内部为纳米介孔孔隙结构，同时具有一定的抗压强度。本发明利用球形物体的滚动摩擦系数极低的特性，降低工件摩擦系数；利用润滑油改性剂具有高抗压强度的特性，在工作工况高压下球体随之不破碎变形，变形的颗粒可以充填到原划伤部位，起到修复作用，不同尺度的含纳米孔隙结构的球状微纳米尺度颗粒润滑油改性剂；利用润滑油改性剂自身尺度避免摩擦或外部引入的杂质对工件表面划伤和研磨；利用润滑油改性剂球体形状摩擦系数降低同时降低摩擦产生的温度上升，并且改性润滑油温度上升速度减缓，也对保持润滑油粘度有积极作用，延长了改性润滑油使用寿命。

一般采用以下方法制备：

将所选用材料放入研磨机进行研磨，采用气流粉碎机粉碎时，调整气流压力大于0.6MPa,最好气流压力大于1.2MPa，通过分选设备选取粒径合适的颗粒，可以采用气流分选机进行颗粒分选，选取粒径400纳米到200微米的颗粒，最好选取粒径800纳米到75微米的颗粒，检测得到的颗粒符合要求，得到润滑油改性剂。

本发明还提供一种添加气凝胶或纳米孔隙材料球形颗粒润滑油改性剂的改性润滑油，是将上述一种气凝胶或纳米孔隙材料球形颗粒润滑油改性剂按照一定体积比例添加到基础润滑油或常规润滑油中，添加比例范围为体积比为润滑油改性剂：基础润滑油或常规润滑油＝0.1-50:100，优选添加比例范围为体积比为润滑油改性剂：基础润滑油或常规润滑油＝1-30:100，更优选添加比例范围为体积比为润滑油改性剂：基础润滑油或常规润滑油＝1-5:100。

其中，基础润滑油为天然润滑油基础润滑油或合成润滑油基础润滑油，常规润滑油是指含有补强剂、粘度指数改良剂、降凝剂、复合抗氧剂、钼盐、抗泡剂的润滑油。

制得的改性润滑油包括改性机油润滑油、改性变速箱齿轮润滑油、改性工业润滑油、改性航天润滑油、改性轴承润滑油、改性特种润滑油、改性高温润滑油、改性低温润滑油、改性航天润滑油、改性飞机润滑油、改性轮船润滑油、改性摩托车润滑油、改性自行车润滑油、改性液压油、改性导轨润滑油、改性柴油机润滑油、改性传动系统润滑油、改性曲轴润滑油等。

本发明通过如下工艺过程制备改性润滑油，根据需要准备基础润滑油或常规润滑油，通常的商品润滑油都在选用范围内，将选取的润滑油定量放入一个带搅拌装置的容器内，然后将上述的一种气凝胶或纳米孔隙材料球形颗粒润滑油改性剂按照一定比例缓慢加入到容器内，同时缓慢搅拌，直到将润滑油改性剂完全加入，继续搅拌同时提高搅拌速度，初始搅拌速度为30-60转/分，逐步提高的300-600转/分，继续搅拌30-60分钟，停止搅拌，静止直到所有气泡消失，灌装，得到改性润滑油。

以下进行举例说明。

实施例1

气凝胶A：为二氧化硅气凝胶，粒径D90＝7微米，疏水，容重0.04克/立方厘米；

液压油B：某市售液压油。

不同配比的改性润滑油：

组1：液压油B+0％气凝胶A；

组2：液压油B+0.5％气凝胶A；

组3：液压油B+1.0％气凝胶A；

组4：液压油B+2.0％气凝胶A。

其中，气凝胶A的百分数为占液压油B的体积百分数。

制备工艺如下：

将选取的液压油B定量放入一个带搅拌装置的容器内，然后将上述的一种球形颗粒润滑油改性剂气凝胶A按照一定比例缓慢加入到容器内，同时缓慢搅拌，直到将润滑油改性剂完全加入，继续搅拌同时提高搅拌速度，初始搅拌速度为30-60转/分，逐步提高的300-600转/分，继续搅拌30-60分钟，停止搅拌，静止直到所有气泡消失，灌装，得到改性润滑油。

检测液压油B+气凝胶A不同体积比下摩擦系数

试验温度75℃，上球转速1200转/分，实验时间60分钟，固定负荷392N，测得的摩擦系数如表1所示。

表1测得的摩擦系数

参数	组1	组2	组3	组4
					摩擦系数	0.093	0.077	0.064	0.047

从表1可以看出，随着润滑油改性剂添加量增加，得到的改性润滑油的摩擦系数逐渐降低，并且，随着润滑油改性剂的添加量进一步增加至3％、4％、5％等，摩擦系数仍然进一步降低，但是降低的幅度逐渐减缓。

此外，仅改变气凝胶A的粒径，如粒径D90＝50微米、D90＝75微米、D90＝100微米、D90＝200微米、D80＝400纳米、D70＝600纳米、D80＝800纳米，添加量为2％，相同的方法测定摩擦系数，结果分别为0.48、0.48、0.53、0.55、0.45、0.45、0.45。

可见，但随着粒径的增大，如达到D90＝100微米以上，相同添加量改性剂的改性润滑油的摩擦系数偏高一些。

实施例2

气凝胶A：为二氧化硅气凝胶，粒径D90＝4微米，疏水，容重0.035克/立方厘米；

机油B：某市售机油。

不同配比的改性润滑油：

组1：机油B+0％气凝胶A；

组2：机油B+0.5％气凝胶A；

组3：机油B+0.7％气凝胶A；

组4：机油B+1.2％气凝胶A。

其中，气凝胶A的百分数为占机油B的体积百分数。

制备工艺如下：

将选取的机油B定量放入一个带搅拌装置的容器内，然后将上述的一种球形颗粒润滑油改性剂气凝胶A按照一定比例缓慢加入到容器内，同时缓慢搅拌，直到将润滑油改性剂完全加入，继续搅拌同时提高搅拌速度，初始搅拌速度为30-60转/分，逐步提高的300-600转/分，继续搅拌30-60分钟，停止搅拌，静止直到所有气泡消失，灌装，得到改性润滑油。

检测机油B+气凝胶A不同体积比下摩擦系数

试验温度75℃，上球转速600转/分，实验时间60分钟，固定负荷392N，测得的摩擦系数如表2所示。

表2测得的摩擦系数

参数	组1	组2	组3	组4
					摩擦系数	0.075	0.064	0.052	0.040

从表2可以看出，随着润滑油改性剂添加量增加，得到的改性润滑油的摩擦系数逐渐降低，并且，随着润滑油改性剂的添加量进一步增加至2％、3％、4％、5％等，摩擦系数仍然进一步降低，但是降低的幅度逐渐减缓。

此外，仅改变气凝胶A的种类为碳气凝胶，参数与二氧化硅气凝胶一致，得到的摩擦系数与二氧化硅气凝胶无明显差别。

实施例3

气凝胶A：为二氧化硅气凝胶，粒径D90＝4微米，疏水，容重0.035克/立方厘米；

柴油机油润滑油B：某市售柴油机油润滑油。

不同配比的改性润滑油：

组1：柴油机油润滑油B+0％气凝胶A；

组2：柴油机油润滑油B+1.0％气凝胶A。

其中，气凝胶A的百分数为占柴油机油润滑油B的体积百分数。

制备工艺如下：

将选取的柴油机油润滑油B定量放入一个带搅拌装置的容器内，然后将上述的一种球形颗粒润滑油改性剂气凝胶A按照一定比例缓慢加入到容器内，同时缓慢搅拌，直到将润滑油改性剂完全加入，继续搅拌同时提高搅拌速度，初始搅拌速度为30-60转/分，逐步提高的300-600转/分，继续搅拌30-60分钟，停止搅拌，静止直到所有气泡消失，灌装，得到改性润滑油。

检测柴油机油润滑油B+气凝胶A不同体积比下粘度：

试验按照GB265-75标准仪器测试，在20℃-120℃范围测试，毛细管运动粘度计内径为1.0、1.2、1.5毫米，测得的粘度如表3所示。

表3测得的粘度

从表3可以看出，在润滑油中添加一定比例的本发明提供的润滑油改性剂气凝胶A，随着时间的延长，粘度明显逐渐增加。

此外，改变改性剂的添加量，粘度的增加趋势与上述一致。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种润滑油改性剂，其特征在于，为气凝胶或纳米孔隙材料研磨至粒径为微米或纳米数量级的球形或椭圆球形颗粒。

2.根据权利要求1所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述气凝胶或纳米孔隙材料为无机氧化物气凝胶、金属氧化物气凝胶、火山岩、分子筛、有机气凝胶、碳气凝胶、纤维素气凝胶、金属有机化合物纳米孔隙材料中的一种或多种混合物；

优选地，所述气凝胶为疏水二氧化硅气凝胶、碳气凝胶中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述颗粒的粒径为400纳米-200微米，优选为600纳米-100微米，更优选为800纳米-75微米。

4.根据权利要求1所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述颗粒的内部孔隙尺度范围在2纳米-100纳米，优选为10纳米-70纳米，更优选为20纳米-50纳米。

5.根据权利要求1-4任一项所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述颗粒的抗压强度大于8MPa，优选为大于20MPa，更优选为大于50MPa。

6.根据权利要求5所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述研磨采用气流粉碎方法、球磨方法或机械压力磨方法；

优选地，采用气流粉碎机进行研磨；采用的气流压力优选大于0.6MPa,更优选大于1.0MPa,更优选大于1.2MPa。

7.一种改性润滑油，其特征在于，权利要求1-6任一项所述的润滑油改性剂加入润滑油中混合而成。

8.根据权利要求7所述的改性润滑油，其特征在于，所述润滑油改性剂添加体积为所述润滑油体积的0.1％-50％，优选为1％-30％，更优选为1％-5％。

9.根据权利要求7或8所述的改性润滑油，其特征在于，所述润滑油选自基础润滑油和常规润滑油，所述基础润滑油为天然润滑油基础润滑油或合成润滑油基础润滑油，常规润滑油是指含有补强剂、粘度指数改良剂、降凝剂、复合抗氧剂、钼盐、抗泡剂的润滑油；

进一步地，所述改性润滑油包括改性机油润滑油、改性变速箱齿轮润滑油、改性工业润滑油、改性航天润滑油、改性轴承润滑油、改性特种润滑油、改性高温润滑油、改性低温润滑油、改性航天润滑油、改性飞机润滑油、改性轮船润滑油、改性摩托车润滑油、改性自行车润滑油、改性液压油、改性导轨润滑油、改性柴油机润滑油、改性传动系统润滑油、改性曲轴润滑油。

10.权利要求7-9任一项所述的改性润滑油的制备方法，其特征在于，边搅拌边将所述润滑油改性剂加入润滑油中，加入完后，继续搅拌同时提高搅拌速度，初始搅拌速度为30-60转/分，提高至300-600转/分，继续搅拌30-60分钟，停止搅拌，静止直到所有气泡消失，灌装，得到改性润滑油。