CN110484328B - 一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂及其制备方法。该润滑油添加剂，按重量份数计，包括：基础油60～80份、石墨烯/氧化锌共混粉末2～5份、偶联剂0.2～1份、二氧化钛纳米粉5～15份、电气石纳米粉5～15份、分散剂1～5份、抗氧化剂0.1～0.5份。本发明通过多形态的纳米组分(如二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉等)协同，显著改善摩擦磨损和导热性能，使润滑油添加剂具有超强的吸附性、抗氧化性和稳定性，同时保持良好的机械强度。

Description

一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑油技术领域，特别涉及一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂及其制备方法。
背景技术
机械设备的运转离不开润滑油，而润滑油又离不开润滑油添加剂，润滑油添加剂是现代各种高级润滑油的精髓，添加剂的质量和性能以及加入的比例直接影响到润滑油的使用性能。据统计，大约30％的能源消耗在摩擦上，80％的损坏零件是由磨损报废的。因此，提高润滑性能以减少摩擦、磨损和防止烧结对国民经济具有重要意义。润滑油中最常用的添加剂是极压抗磨添加剂，在边界润滑条件下，用于改善基础油摩擦学性能，减少摩擦副之间的摩擦阻力，降低磨损和擦伤，最终达到提高润滑油的承载的目的。
现如今，随着市面上润滑油的品种和种类的增多，对应的润滑油添加剂品种也很多，但是，现有技术使用的润滑油添加剂的功能单一，只能提高润滑油的某一性能，有的添加剂在提高润滑油一种性能的同时还会降低其他性能和指标。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂及其制备方法，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，按重量份数计，包括：基础油60～80份、石墨烯/氧化锌共混粉末2～5份、偶联剂0.2～1份、二氧化钛纳米粉5～15份、电气石纳米粉5～15份、分散剂1～5份、抗氧化剂0.1～0.5份。
优选的，所述石墨烯/氧化锌共混粉末为采用下述方法制得：
将片状石墨烯加入有机溶剂中，经超声分散处理2～4h后，再加入四针状氧化锌，再继续超声分散处理2～4h，经离心分离、干燥后得到石墨烯/氧化锌粉体。
进一步优选的，所述片状石墨烯与所述四针状氧化锌的重量比为1～5:1。
进一步优选的，所述干燥的条件为：温度60～80℃，时间8～12h。
进一步优选的，所述有机溶剂为无水乙醇。
优选的，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH540、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的任意一种或多种。
优选的，所述分散剂选自聚异丁烯丁二酰亚胺、丙酮、碳酸丙烯酯中的任意一种或多种。
优选的，所述抗氧化剂选自聚酰胺、苯胺中的任意一种。
优选的，所述二氧化钛纳米粉的平均粒径为20～50nm。
优选的，所述电气石纳米粉的平均粒径为50～100nm。
优选的，所述用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，按重量份数计，包括：基础油62～67份、石墨烯/氧化锌共混粉末3～5份、偶联剂0.4～0.7份、二氧化钛纳米粉6.2～8.3份、电气石纳米粉7.1～8.5份、分散剂1.2～1.5份、抗氧化剂0.2～0.3份。
第二方面，本发明提供的一种如第一方面所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、偶联剂加入高速搅拌机中，升温至100～130℃，搅拌30～90min；
(2)向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在90～110℃下，搅拌5～30min；
(3)向高速搅拌机中加入基础油、分散剂、抗氧化剂，搅拌混合1～3h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明利用针状氧化物穿插于石墨烯片层中，抑制石墨烯片层之间团聚，通过多形态的纳米组分(如二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉)协同，显著改善摩擦磨损和导热性能，使润滑油添加剂具有超强的吸附性、抗氧化性和稳定性，同时保持良好的机械强度；本发明的润滑油添加剂呈均一且透明的液体状态，适用于各类机械设备，实际效益如下：
(1)有利于润滑油在金属表面形成最强韧的保护膜，能有效减少金属表面磨损60～90％，同时还能修复受损的金属表面；
(2)有利于降低机械设备运转的噪音，降低6～26分贝；
(3)不仅能节省燃油10～30％，降低燃油消耗成本，还能减少尾气排放，减少环境污染，能减少换油保养周期和维修费用，在1万公里以内免换机油，延长机械设备的使用寿命3～5倍；
(4)在-50℃～300℃范围内，具有良好的低温启动保护和高温润滑作用，可以使机械设备在低温下快速启动且运作正常。
附图说明
图1为本发明提供的磨斑直径的检测结果；
图2为本发明的摩擦系数的检测结果。
具体实施方式
下面结合附图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。
实施例1
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照片状石墨烯、四针状氧化锌和无水乙醇的重量比为3:1:20的比例，将片状石墨烯加入无水乙醇中，经超声分散处理3h后，再加入四针状氧化锌，再继续超声分散处理3h，经离心分离后，在70℃干燥10h，得到石墨烯/氧化锌粉体；
(2)称取下述按重量份数计的原料：基础油63份、石墨烯/氧化锌共混粉末4.2份、硅烷偶联剂KH570 0.6份、二氧化钛纳米粉(平均粒径为50nm)8.2份、电气石纳米粉(平均粒径为70nm)7.8份、碳酸丙烯酯1.3份、聚酰胺0.24份；将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、硅烷偶联剂KH570加入高速搅拌机中，升温至115℃，搅拌60min；向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在105℃下，搅拌20min；向高速搅拌机中加入基础油、碳酸丙烯酯、聚酰胺，搅拌混合2h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例2
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照片状石墨烯、四针状氧化锌和无水乙醇的重量比为5:1:20的比例，将片状石墨烯加入无水乙醇中，经超声分散处理3h后，再加入四针状氧化锌，再继续超声分散处理3h，经离心分离后，在70℃干燥12h，得到石墨烯/氧化锌粉体；
(2)按照实施例1的步骤(2)，制得用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例3
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照片状石墨烯、四针状氧化锌和无水乙醇的重量比为4:1:20的比例，将片状石墨烯加入无水乙醇中，经超声分散处理3h后，再加入四针状氧化锌，再继续超声分散处理3h，经离心分离后，在70℃干燥12h，得到石墨烯/氧化锌粉体；
(2)按照实施例1的步骤(2)，制得用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例4
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照片状石墨烯、四针状氧化锌和无水乙醇的重量比为2:1:20的比例，将片状石墨烯加入无水乙醇中，经超声分散处理3h后，再加入四针状氧化锌，继续超声分散处理3h，经离心分离后，在70℃干燥12h，得到石墨烯/氧化锌粉体；
(2)按照实施例1的步骤(2)，制得用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例5
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照片状石墨烯、四针状氧化锌和无水乙醇的重量比为1:1:20的比例，将片状石墨烯加入无水乙醇中，经超声分散处理3h后，再加入四针状氧化锌，再继续超声分散处理3h，经离心分离后，在70℃干燥12h，得到石墨烯/氧化锌粉体；
(2)按照实施例1的步骤(2)，制得用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例6
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照实施例1的步骤(1)制得石墨烯/氧化锌粉体；
(2)称取下述按重量份数计的原料：基础油62份、石墨烯/氧化锌共混粉末3份、硅烷偶联剂KH570 0.7份、二氧化钛纳米粉(平均粒径为50nm)8.3份、电气石纳米粉(平均粒径为100nm)7.1份、碳酸丙烯酯1.2份、聚酰胺0.2份；将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、硅烷偶联剂KH570加入高速搅拌机中，升温至130℃，搅拌70min；向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在110℃下，搅拌30min；向高速搅拌机中加入基础油、碳酸丙烯酯、聚酰胺，搅拌混合3h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例7
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照实施例1的步骤(1)制得石墨烯/氧化锌粉体；
(2)称取下述按重量份数计的原料：基础油67份、石墨烯/氧化锌共混粉末5份、硅烷偶联剂KH570 0.4份、二氧化钛纳米粉(平均粒径为50nm)6.2份、电气石纳米粉(平均粒径为50nm)7.1份、碳酸丙烯酯1.5份、聚酰胺0.3份；将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、硅烷偶联剂KH570加入高速搅拌机中，升温至100℃，搅拌90min；向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在90℃下，搅拌10min；向高速搅拌机中加入基础油、碳酸丙烯酯、聚酰胺，搅拌混合1h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例8
本实施例提供的一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照实施例1的步骤(1)制得石墨烯/氧化锌粉体；
(2)称取下述按重量份数计的原料：基础油80份、石墨烯/氧化锌共混粉末2份、硅烷偶联剂KH570 1份、二氧化钛纳米粉(平均粒径为50nm)15份、电气石纳米粉(平均粒径为100nm)15份、碳酸丙烯酯1.5份、聚酰胺0.3份；将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、硅烷偶联剂KH570加入高速搅拌机中，升温至100℃，搅拌90min；向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在90℃下，搅拌10min；向高速搅拌机中加入基础油、碳酸丙烯酯、聚酰胺，搅拌混合1h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例9
称取下述按重量份数计的原料：基础油63份、硅烷偶联剂KH570 0.6份、二氧化钛纳米粉(平均粒径为50nm)8.2份、电气石纳米粉(平均粒径为70nm)7.8份、碳酸丙烯酯1.3份、聚酰胺0.24份；将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、硅烷偶联剂KH570加入高速搅拌机中，升温至115℃，搅拌60min；向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在105℃下，搅拌20min；向高速搅拌机中加入基础油、碳酸丙烯酯、聚酰胺，搅拌混合2h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例10
称取下述按重量份数计的原料：基础油63份、石墨烯粉末4.2份、硅烷偶联剂KH5700.6份、二氧化钛纳米粉(平均粒径为50nm)8.2份、电气石纳米粉(平均粒径为70nm)7.8份、碳酸丙烯酯1.3份、聚酰胺0.24份；将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、硅烷偶联剂KH570加入高速搅拌机中，升温至115℃，搅拌60min；向高速搅拌机中加入石墨烯粉末，在105℃下，搅拌20min；向高速搅拌机中加入基础油、碳酸丙烯酯、聚酰胺，搅拌混合2h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
实施例11
称取下述按重量份数计的原料：基础油63份、石墨烯/氧化锌共混粉末4.2份、硅烷偶联剂KH570 0.6份、碳酸丙烯酯1.3份、聚酰胺0.24份；将硅烷偶联剂KH570加入高速搅拌机中，向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在105℃下，搅拌20min；向高速搅拌机中加入基础油、碳酸丙烯酯、聚酰胺，搅拌混合2h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
性能测试：
1、分散效果测试：将上述实施例所得的润滑油添加剂静置12个月，其中，上述实施例所得的润滑油添加剂均无沉降现象，仍分散稳定。
2、抗磨性能测试：将上述实施例所得的润滑油添加剂以5％的添加量添加至润滑油中，用四球机测试摩擦系数和磨斑直径，测试参数为：载荷392N，油品温度75℃，测试时长60min，测试结果如图1～2所示。
3、使用效果：先将实施例1所得的润滑油以5％的添加量添加剂添加至基础油中，将按照实施例1所提供的润滑油添加剂以5％的添加量添加至基础油中，汽车使用上述润滑油后，汽车发动机的金属部件表面会生成一层油膜，既可以修复金属部件的磨损部位，使磨损部位更加光滑，又可以起到保护的作用，散热性好，能更好地保护汽车引擎；经检测，与单一的基础油相比，使用添加有润滑油添加剂的基础油后，可节省燃油10～30％，提升发动机动力6～16％，起步更快，行驶更有劲，有效减少金属表面磨损，金属表面磨损降幅为60～90％，延长发动机使用寿命3～5倍，降低噪音6～26分贝，行驶更安静，减少尾气排放量30～80％，减少环境污染，良好的低温启动保护与高温润滑作用(-50℃～300℃)，万公里以内免换机油，延长断油运行11倍以上。
以上结合附图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 (9)

1.一种用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，按重量份数计，包括：基础油60～80份、石墨烯/氧化锌共混粉末2～5份、偶联剂0.2～1份、二氧化钛纳米粉5～15份、电气石纳米粉5～15份、分散剂1～5份、抗氧化剂0.1～0.5份；
所述石墨烯/氧化锌共混粉末为采用下述方法制得：将片状石墨烯加入有机溶剂中，经超声分散处理2～4h后，再加入四针状氧化锌，再继续超声分散处理2～4h，经离心分离、干燥后得到石墨烯/氧化锌粉体。
2.根据权利要求1所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，所述片状石墨烯与所述四针状氧化锌的重量比为1～5:1。
3.根据权利要求1所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，所述分散剂选自聚异丁烯丁二酰亚胺、丙酮、碳酸丙烯酯中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，所述抗氧化剂选自聚酰胺、苯胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，所述二氧化钛纳米粉的平均粒径为20～50nm。
6.根据权利要求1所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，所述电气石纳米粉的平均粒径为50～100nm。
7.根据权利要求1所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH540、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的任意一种或多种。
8.根据权利要求1所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，其特征在于，所述用于机械设备的抗磨润滑油添加剂，按重量份数计，包括：基础油62～67份、石墨烯/氧化锌共混粉末3～5份、偶联剂0.4～0.7份、二氧化钛纳米粉6.2～8.3份、电气石纳米粉7.1～8.5份、分散剂1.2～1.5份、抗氧化剂0.2～0.3份。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述的用于机械设备的抗磨润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二氧化钛纳米粉、电气石纳米粉、偶联剂加入高速搅拌机中，升温至100～130℃，搅拌30～90min；
(2)向高速搅拌机中加入石墨烯/氧化锌共混粉末，在90～110℃下，搅拌5～30min；
(3)向高速搅拌机中加入基础油、分散剂、抗氧化剂，搅拌混合1～3h，得到用于机械设备的抗磨润滑油添加剂。
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