CN110184110A - 一种内燃机冷磨用润滑油添加剂及其润滑油 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，由甲基丙烯酸十四酯、硫化烷基酚钙、硫化异丁烯、丙烯酸甘油酯、13,14‑二羟基廿二酸、聚丙烯酸酯、纳米硫化钨、粘度指数改进剂、磷伯仲烷基锌盐、苯并三氮唑、纳米硅酸镁锂制成。本发明配制的内燃机冷磨用润滑油添加剂及其润滑油具有很好的减少摩擦力以及抗磨性能，其在摩擦过程中所形成的沉积膜起到了较好的减摩作用。可明显改善润滑油的综合使用品质，提升了润滑油的润滑效果，提高了润滑油的使用稳定性，延长了润滑油的使用寿命，进而延长了零部件和机电设备的寿命，极具推广使用价值。

Description

一种内燃机冷磨用润滑油添加剂及其润滑油
技术领域
本发明涉及一种润滑油领域，尤其涉及一种润滑油添加剂以及含有所述润滑油添加剂的润滑油。
背景技术
内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机，广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。
磨合期：一般指机械零部件在初期运行中接触、摩擦、咬合的过程。磨合也叫走合。内燃机磨合期是指内燃机组配完成后的初始运行阶段，一般为前100个运行小时左右，这是保证机件充分接触、摩擦、适应、定型的基本时间。在这期间可以调整提升内燃机各部件适应工作环境的能力，并磨掉零件上的凸起物。磨合的优劣，对内燃机的寿命、安全性、经济性将会产生重要的影响。
出厂后的内燃机，未进行过运转磨合，零件的表面较粗糙。另外在加工、装配时存在一定的偏差和一些很难发现的隐患。另外，新零件与配件间，有很多金属粒脱落，这些金属粒不仅使零件间的磨损加剧，而且落入机油后还会使机油的质量下降，影响了润滑的效果。由于新的零件在运行时摩擦阻力比正常时期大，所以油耗也会比较高。
因此，内燃机在正式运行前进行专业和科学的磨合，对其后续使用状态及寿命都起到决定性的影响。
现有技术中内燃机在生产线组装完成后，一般要加注润滑油和燃料，利用燃料的燃烧起动运行进行磨缸磨合；使机器各部件磨合良好，性能提升，由于内燃机启动时运转的转速偏高，且怠速运转速度也无法调整，刚开始磨合时如存在问题，则存在机器拉缸报废的风险，同时转速过高使机器状态得不到更好的提升，而且长时间运转，油耗也高，不经济也不环保。
因此，针对上述问题提出了内燃机冷磨技术，即在不启动内燃机的情况下，用外力带动内燃机做往复运动，实现磨合。但在冷磨过程中，由于内燃机没有点火，只是依靠外力进行运转，其润滑油供应系统只能通过外力抽取油底売机油进行润滑，由于内燃机转速、机体温度、润滑油温度、压力等关系，对磨合用机油的流动性、润滑能力、机械表面磨合性能等方面均提出了较高要求，通过某些矿物质成分或其他功能性粉体材料等的应用，形成专用添加剂，将该添加剂与普通的矿物质机油按比例混合即可使用，可提升其机械磨合性能，促进更好的快速磨合，实现其冷磨效果。因此，有必要对内燃机冷磨用高性能润滑油添加剂的配方作进一步的研究。
发明内容
基于此，本发明的目的旨在提供一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，能有效提高润滑油抗氧、抗磨的性能。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份数的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯40-55份，
硫化烷基酚钙5-10份，
硫化异丁烯5-10份，
丙烯酸甘油酯6-12份，
13,14-二羟基廿二酸2-4份，
聚丙烯酸酯0.5-1份，
纳米硫化钨3-8份，
粘度指数改进剂5-15份，
硫磷伯仲烷基锌盐10-14份，
苯并三氮唑3-5份，
纳米硅酸镁锂0.08-0.2份，
所述粘度指数改进剂为乙丙共聚物、石油磺酸钠、石油磺酸钡或十二烯基丁二酸中的一种。
优选的，本发明所述的内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯45-50份，
硫化烷基酚钙7-9份，
硫化异丁烯6-8份，
丙烯酸甘油酯8-10份，
13,14-二羟基廿二酸1-3份，
聚丙烯酸酯0.6-0.8份，
纳米硫化钨4-6份，
粘度指数改进剂5-15份，
硫磷伯仲烷基锌盐11-13份，
苯并三氮唑3-4份，
纳米硅酸镁锂0.08-0.15份。
最佳的，本发明所述的内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯48份，
硫化烷基酚钙8份，
硫化异丁烯7份，
丙烯酸甘油酯9份，
13,14-二羟基廿二酸2份，
聚丙烯酸酯0.7份，
纳米硫化钨5份，
粘度指数改进剂5-15份，
硫磷伯仲烷基锌盐12份，
苯并三氮唑4份，
纳米硅酸镁锂0.1份。
本发明提供一种润滑油，由基础油和权利要求上述的内燃机冷磨用润滑油添加剂组成，所述内燃机冷磨用润滑油添加剂的质量百分比为8％-25％。
优选地，所述基础油为超高黏度指数基础油和中性油以任意比例组成的混合物。
优选地，所述基础油为超高黏度指数基础油和中性油以(1-5)：1的质量比组成的混合物。
优选地，所述超高黏度指数基础油为UHV 16。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明所述的内燃机冷磨用润滑油添加剂具有很好的减少摩擦力以及抗磨性能，其在摩擦过程中所形成的沉积膜起到了较好的减摩作用；内燃机冷磨用润滑油添加剂与基础油的相容性极好，从而得到的润滑油具有很好的稳定性；润滑油的粘度下降现象得到了明显的改善，保证了油压的长期稳定可靠；本发明配制的内燃机冷磨用润滑油添加剂可明显改善润滑油的综合使用品质，进而延长了零部件和机电设备的寿命，极具推广使用价值。
具体实施方式
为了便于更好地理解本发明，以下通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。相反，提供这些实施例的目的是为了使本发明的公开面更加得充分。
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。
本实施例的内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份数的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯40-55份，
硫化烷基酚钙5-10份，
硫化异丁烯5-10份，
丙烯酸甘油酯6-12份，
13,14-二羟基廿二酸2-4份，
聚丙烯酸酯0.5-1份，
纳米硫化钨3-8份，
粘度指数改进剂5-15份，
硫磷伯仲烷基锌盐10-14份，
苯并三氮唑3-5份，
纳米硅酸镁锂0.08-0.2份，
所述粘度指数改进剂为乙丙共聚物、石油磺酸钠、石油磺酸钡或十二烯基丁二酸中的一种，优选粘度指数改进剂T614。粘度指数改进剂具有良好的剪切安定性、稠化能力、低温流动性以及广泛的适用性，粘度指数改进剂对提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的多方面作用的效果稳定。
二硫化钨(WS2)具有类石墨烯结构，是典型的层状化合物，其层内原子通过很强的共价键结合，层间为微弱的范德华力。由于这种特殊的层状结构，WS2具有与石墨类似的润滑性质，可用作固体润滑剂和内燃机冷磨用润滑油添加剂。此外，由于WS2具有高的热稳定性和化学稳定性，在高温、高压、高转速、高负荷、高辐射以及在化学性活泼介质中都能保持润滑性质，因此WS2还可应用于保障严酷条件下的工件润滑。因此，本发明提出使用纳米硫化钨作为内燃机冷磨用润滑油添加剂中的减摩剂。二硫化钨具有很低的摩擦系数(0.03)，较高的抗极压性能和抗氧化性能(空气中450℃开始分解，650℃完全分解，真空中1100℃开始分解，2000℃完全分解)。适用于高温、高压、高真空、高负荷、高转速、高辐射、强腐蚀、超低温等各种苛刻条件下的润滑。
所述纳米WS2采用中国发明专利号201510376782.3的纳米WS2，无需任何后处理，直接使用；纳米硫化钨的厚度在50-250nm之间，直径在20-40μm之间，纯度在99.9％以上。由于这种纳米硫化钨纯度高，尺寸小，全部为纳米级别厚度的层状结构，在润滑油中分散性和稳定性好，所制备的润滑油的流动性好，在相同的润滑条件和润滑目标下添加剂的使用量能显著减少，能制备性能优异的润滑油组合物。而且，这种纳米硫化钨的合成方法具有设备和工艺简单，合成生长条件严格可控，产率高、成本低廉等优点。因此，使用这种纳米硫化钨作为添加剂，本发明提出的润滑油组合物的制备成本较低。
所述硫化异丁烯作为极压抗磨剂，具有极压抗磨性优良、油溶性好、铜腐蚀低酸中和能力较强、高温清净性好、抗水性好、有抗氧性等特点。
所述硫磷伯仲烷基锌盐是采用伯、仲醇制备的硫磷酸为原料制得的硫磷酸锌盐。加入油品中可控制油品的氧化，抑制轴承腐蚀及减少凸轮、挺杆的磨损，起到抗氧化、抗磨及抗腐蚀作用。
分散剂采用甲基丙烯酸十四酯、丙烯酸甘油酯、聚丙烯酸酯，多种脂类物质搭配，分散效果佳，具有降凝作用。能改善油品中蜡的结晶形态，改变体系界面状态和流变性能，从而改变油品低温性能。甲基丙烯酸酯类聚合物具有梳状结构，易与石蜡分子共晶吸附，具有很好的适应性。
所述硫化烷基酚钙优选为T115B，加入油品中起酸中和、抗氧化、抗磨、减少活塞顶部的积炭的作用，具有良好的清净分散性及抗水性。
所述纳米硅酸镁锂可广泛用作增稠剂、流变剂、触变剂、防沉剂等。所述纳米硅酸镁锂的粒径在20-50nm。
所述苯并三氮唑具有抗氧化作用，加入内燃机冷磨用润滑油添加剂中，可以使铜类装置不变色。
所述润滑油可采用现有润滑油制备方法的任一种进行制备。优选的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将甲基丙烯酸十四酯、丙烯酸甘油酯、13,14-二羟基廿二酸、聚丙烯酸酯混合均匀，再将混合物加热至50-6 5℃，保温30-50min；
步骤2，将硫化烷基酚钙、硫化异丁烯、纳米硫化钨、硫磷伯仲烷基锌盐加至步骤1所得混合物中，边加边搅拌，继续加热至70-75℃，保温20-40min；
步骤3，将苯并三氮唑、纳米硅酸镁锂、粘度指数改进剂加至步骤2所得混合物中，70-75℃保温1-2h，放冷即得。
本实施例的润滑油，由基础油和上述技术方案任一项所述的内燃机冷磨用润滑油添加剂组成，所述内燃机冷磨用润滑油添加剂的质量百分比为8％-25％。
进一步，所述基础油为超高黏度指数基础油、中性油或二者以任意比例组成的混合物，优选地，所述基础油为超高黏度指数基础油和中性油以任意比例组成的混合物。
进一步，所述基础油为超高黏度指数基础油和中性油以(1-5)：1的质量比组成的混合物。
进一步，所述超高黏度指数基础油为UHV 16。
进一步，所述中性油优选为500SN。
实施例1
一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯48份，
硫化烷基酚钙8份，
硫化异丁烯7份，
丙烯酸甘油酯9份，
13,14-二羟基廿二酸2份，
聚丙烯酸酯0.7份，
纳米硫化钨5份，
粘度指数改进剂10份，
硫磷伯仲烷基锌盐12份，
苯并三氮唑4份，
纳米硅酸镁锂0.1份，
其中，粘度指数改进剂为T614。
实施例2
一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯45份，
硫化烷基酚钙9份，
硫化异丁烯8份，
丙烯酸甘油酯8份，
13,14-二羟基廿二酸3份，
聚丙烯酸酯0.6份，
纳米硫化钨6份，
粘度指数改进剂5份，
硫磷伯仲烷基锌盐10份，
苯并三氮唑3份，
纳米硅酸镁锂0.08份，
其中，粘度指数改进剂为T614。
实施例3
一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯50份，
硫化烷基酚钙7份，
硫化异丁烯6份，
丙烯酸甘油酯10份，
13,14-二羟基廿二酸1份，
聚丙烯酸酯0.8份，
纳米硫化钨4份，
粘度指数改进剂8份，
硫磷伯仲烷基锌盐12份，
苯并三氮唑5份，
纳米硅酸镁锂0.12份，
其中，粘度指数改进剂为T614。
实施例4
一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份数的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯55份，
硫化烷基酚钙5份，
硫化异丁烯10份，
丙烯酸甘油酯6份，
13,14-二羟基廿二酸2份，
聚丙烯酸酯0.5份，
纳米硫化钨8份，
粘度指数改进剂12份，
硫磷伯仲烷基锌盐14份，
苯并三氮唑5份，
纳米硅酸镁锂0.2份，
其中，粘度指数改进剂为T614。
实施例5
与实施例4相比，无纳米硫化钨，其他一样，具体如下：
一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，由以下重量份数的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯55份，
硫化烷基酚钙5份，
硫化异丁烯10份，
丙烯酸甘油酯6份，
13,14-二羟基廿二酸2份，
聚丙烯酸酯0.5份，
粘度指数改进剂12份，
硫磷伯仲烷基锌盐14份，
苯并三氮唑5份，
纳米硅酸镁锂0.2份，
其中，粘度指数改进剂为T614。
将实施例1-5所得内燃机冷磨用润滑油添加剂加至基础油中，内燃机冷磨用润滑油添加剂和基础油的质量比为1:9，所用基础油为UHV16和500SN,重量比为12:5，加热至55℃后混合均匀，放冷后进行性能测试。
将实施例1-5所得内燃机冷磨用润滑油添加剂制成的润滑油，测试润滑油性能，测试结果如表1。
表1实施例1-5制成的润滑油和市售某润滑油的基本物理性能测试数据
通过上表可知，由本实施例1-5的内燃机冷磨用润滑油添加剂制备的润滑油，稳定性好具有较好的综合物理性能，优于市售某润滑油的性能。
将实施例1-5所得内燃机冷磨用润滑油添加剂制成的润滑油加载到4135合金钢钢板和直径6mm的GCrl5钢球组成的摩擦副中，将摩擦载荷设为20N，使用Tribometet TRN型摩擦磨损实验机测试出平均摩擦系数，使用光学显微镜和白光干涉仪观察磨痕形状，计算得出采用实施例1-5所得内燃机冷磨用润滑油添加剂制成的润滑油的该摩擦副中4135合金钢钢板的磨损率，测试结果如表2。
表2实施例1-5制成的润滑油和市售某润滑油的摩擦性能测试数据
项目 平均摩擦系数 磨损率μm<sup>3</sup>/(N.m)
实施例1 0.0852 513.5
实施例2 0.0835 502.1
实施例3 0.0824 492.3
实施例4 0.0785 488.9
实施例5 0.0980 620.6
市售某润滑油 0.1206 750.6
通过上表可知，由本实施例1-5的内燃机冷磨用润滑油添加剂制备的润滑油，具有较好的抗摩擦性能。
上述实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种内燃机冷磨用润滑油添加剂，其特征在于：所述内燃机冷磨用润滑油添加剂由以下重量份数的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯40-55份，
硫化烷基酚钙5-10份，
硫化异丁烯5-10份，
丙烯酸甘油酯6-12份，
13,14-二羟基廿二酸2-4份，
聚丙烯酸酯0.5-1份，
纳米硫化钨3-8份，
粘度指数改进剂5-15份，
硫磷伯仲烷基锌盐10-14份，
苯并三氮唑 3-5份，
纳米硅酸镁锂 0.08-0.2份，
所述粘度指数改进剂为乙丙共聚物、石油磺酸钠、石油磺酸钡或十二烯基丁二酸中的一种。
2.根据权利要求1所述的内燃机冷磨用润滑油添加剂，其特征在于：所述内燃机冷磨用润滑油添加剂由以下重量份数的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯45-50份，
硫化烷基酚钙7-9份，
硫化异丁烯6-8份，
丙烯酸甘油酯8-10份，
13,14-二羟基廿二酸1-3份，
聚丙烯酸酯0.6-0.8份，
纳米硫化钨4-6份，
粘度指数改进剂8-12份，
硫磷伯仲烷基锌盐11-13份，
苯并三氮唑 3-4份，
纳米硅酸镁锂 0.08-0.15份。
3.根据权利要求1所述的内燃机冷磨用润滑油添加剂，其特征在于：所述内燃机冷磨用润滑油添加剂由以下重量份数的原料制成：
甲基丙烯酸十四酯48份，
硫化烷基酚钙8份，
硫化异丁烯7份，
丙烯酸甘油酯9份，
13,14-二羟基廿二酸2份，
聚丙烯酸酯0.7份，
纳米硫化钨5份，
粘度指数改进剂10份，
硫磷伯仲烷基锌盐12份，
苯并三氮唑 4份，
纳米硅酸镁锂 0.1份。
4.一种润滑油，其特征在于：由基础油和权利要求1-3任一项所述的内燃机冷磨用润滑油添加剂组成，所述内燃机冷磨用润滑油添加剂的质量百分比为8％-25％。
5.根据权利要求4所述的润滑油，其特征在于：所述基础油为超高黏度指数基础油和中性油以任意比例组成的混合物。
6.根据权利要求5所述的润滑油，其特征在于：所述基础油为超高黏度指数基础油和中性油以(1-5)：1的质量比组成的混合物。
7.根据权利要求6所述的润滑油，其特征在于：所述超高黏度指数基础油为UHV16。
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