CN113308286B - 一种润滑油改性剂以及改性润滑油 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于材料技术领域，提供了一种润滑油改性剂及改性润滑油，该润滑油改性剂由滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠按特定比例复配得到，该润滑油改性剂添加到润滑油中，不仅可以改善大粘度润滑油的低温流动性，使其在低温时具有较小的黏度和出色的低温流动性，保证机油快速到达润滑部位，减小机械磨损；而且还可以改善小粘度润滑油的高温润滑性，使其在高温时有足够的黏度，可以保持完整的润滑油膜，防止金属间的接触摩擦；拓展了润滑油改性剂适用范围，具有广阔的市场前景。

Description

一种润滑油改性剂以及改性润滑油
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种润滑油改性剂以及改性润滑油。
背景技术
燃料油、煤油、汽油、天然气或人造气体、液化气等作为燃料的发动机必须使用润滑油来润滑它们的运动部件。
低温流动性是油品的一项使用性能指标。而润滑油的粘度随温度变化而发生变化，尤其是大粘度润滑油的低温下的这种变化更为明显。对于小粘度润滑油，虽然低温粘度较小，低温性良好，但高温粘度小，不能满足高温的润滑需要，而大粘度油品，高温时粘度大，能满足高温润滑要求。但低温时非常粘稠，发动机的能量损失大，并且难以启动，这对严寒地区冬季车辆的使用带来一定的困难。为了使润滑油具有连续、稳定的黏度，通常会在润滑油中添加增粘剂来改善油品的粘度及其粘温特性。
然而，现有的增粘剂不能同时满足大粘度润滑油的低温流动性改善和小粘度润滑油的高温润滑性能改善，应用具有一定的局限性。
发明内容
本发明实施例提供一种润滑油改性剂，旨在提供一种可同时满足大粘度润滑油的低温流动性改善和小粘度润滑油的高温润滑性能改善的润滑油改性剂。
本发明实施例是这样实现的，一种润滑油改性剂，包括滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠；所述滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠的混合质量比为(1~3):(0.3~0.5):(8~12):(25~40)。
本发明实施例还提供了一种改性润滑油，所述改性润滑油由如上所述的润滑油改性剂和基础油组成，所述润滑油改性剂占所述改性润滑油的质量百分比为2%~7%。
本发明实施例提供的润滑油改性剂，由滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠按特定比例复配得到，该润滑油改性剂添加到润滑油中，不仅可以改善大粘度润滑油的低温流动性，使其在低温时具有较小的黏度和出色的低温流动性，保证机油快速到达润滑部位，减小机械磨损；而且还可以改善小粘度润滑油的高温润滑性，使其在高温时有足够的黏度，可以保持完整的润滑油膜，防止金属间的接触摩擦；拓展了润滑油改性剂适用范围，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的润滑油改性剂，由滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠按特定比例复配得到，该润滑油改性剂添加到润滑油中，不仅可以改善大粘度润滑油的低温流动性，而且还可以改善小粘度润滑油的高温润滑性，拓展了润滑油改性剂的适用范围，具有广阔的市场前景。
本发明实施例提供了一种润滑油改性剂，包括滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠；所述滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠的混合质量比为(1~3):(0.3~0.5):(8~12):(25~40)。
在本发明实施例中，所使用的滑石粉是由精选的天然滑石矿粉碎而成，具有良好的润滑性、助流性、化学惰性和柔软性。
纳米硅灰石，呈针状纤维结构，可增强润滑油油膜的黏性，并且具有良好的耐候性和持久性，有利于增加润滑油油膜的耐磨性。采用平均粒径为50~80纳米的纳米硅灰石，可以使其能够更均匀地分散到润滑油体系中，从而增加与润滑油的“相容性”，进而有利于提升润滑油的稳定性。
在本发明的实施例中，上述改性高岭土由如下方法制备得到：
将高岭土在水中分散，得高岭土悬浮液；将所述高岭土悬浮液和酸化黄土按照重量比为3:(0.8~1)进行搅拌混合，得第一混合物；将所述第一混合物与表面活性剂按照重量比为10:(1~5)进行搅拌混合，得第二混合物；将所述第二混合物与硅烷偶联剂按照重量比为15:(2~5)进行搅拌混合，即得。
在本发明的实施例中，上述酸化黄土由如下方法制备得到：
将黄土放入马弗炉中，于温度为500~600℃下焙烧至少30min，取出冷却后将其研磨粉碎至粒度为0.02~0.03μm的黄土颗粒；向黄土颗粒中边搅拌边缓慢加入混合酸溶液，其中黄土颗粒与混合酸溶液的液固比为1:（10~15），得酸化黄土。
在本发明实施例中，上述混合酸溶液为稀硫酸和稀盐酸的混合溶液。稀硫酸是指溶质质量分数小于或等于70%的硫酸的水溶液。稀盐酸质量分数低于20%的盐酸的水溶液。其中，稀硫酸和稀盐酸的混合液中稀硫酸与稀盐酸的体积比优选为8:2或者9:1。
通过将高岭土与酸化黄土按特定比例进行混合，并依次经表面活性剂、硅烷偶联剂进行二次改性，有利于实现高岭土与润滑油中的高分子物质的完全相容，并且在润滑油中具有很好的分散性，有利于提高润滑油的稳定性；并且掺杂了酸性黄土的高岭土具有一定的触变性、热稳定性，有利于改善润滑油的流变特性，控制润滑油的粘度，使得润滑油具有良好的粘温特性。
在本发明实施例中，上述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基磺酸钠的混合物。优选的，采用十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基磺酸钠的等比混合物。
在本发明实施例中，上述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。
在本发明的优选实施例中，滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠的混合质量比为1:0.3:10:35。由此复配比例制得的润滑油改性剂，并添加到润滑油体系中，可以很好地改善润滑油的粘温特性，并且有利于提升的润滑油的稳定性。
本发明实施例还提供了一种改性润滑油，该改性润滑油由如上所述的润滑油改性剂和基础油组成；所述润滑油改性剂占所述改性润滑油的质量百分比为2%~7%。更为优选的，所述润滑油改性剂的质量百分比为3%~5%。
在本发明实施例中，上述基础油为矿物基础油、合成基础油和生物基础油按照质量比为55:30:15进行混合的混合物。
在本发明实施例中，矿物基础油可选用加氢精制矿物油，比如，在40℃时粘度为5~68mm2/s的精制矿物油。合成基础油可选用双酯酸。生物基础油可选用大豆油。
将矿物基础油、合成基础油和生物基础油按一定的比例进行复配使用，不仅具有优异的润滑性；并且与本发明实施例提供的润滑改性剂复配后，具有优异的润滑性能、耐磨性能以及低温流动性和高温粘性，适合推而广之。
以下给出本发明某些实施方式的实施例，其目的不在于对本发明的范围进行限定。
另外，需要说明的是，以下实施例中所给出的数值是尽可能精确，但是本领域技术人员理解由于不可能避免的测量误差和实验操作问题，每一个数字都应该被理解为约数，而不是绝对准确的数值。例如，由于称量器具的误差，关于各实施例润滑油改性剂或改性润滑油中各组分的重量值，应该理解为其可能具有±2%或±1%的误差。
实施例1
本实施例提供的润滑油改性剂的配方如下：
滑石粉1重量份、纳米硅灰石（平均粒径为50纳米）0.3重量份、改性高岭土8重量份和石油磺酸钠30重量份。
其中，改性高岭土由如下方法制备得到：
将黄土放入马弗炉中，于温度为500℃下焙烧30min，取出冷却后将其研磨粉碎至粒度为0.02μm的黄土颗粒；向黄土颗粒中边搅拌边缓慢加入混合酸溶液，其中黄土颗粒与混合酸溶液的液固比为1:10，得酸化黄土。
将粉碎至纳米级的高岭土在水中分散，得高岭土悬浮液；将高岭土悬浮液和酸化黄土按照重量比为3:0.8进行搅拌混合，得第一混合物；将第一混合物与表面活性剂按照重量比为10:1进行搅拌混合，得第二混合物；将第二混合物与乙烯基三氯硅烷按照重量比为15:2进行搅拌混合，得到改性高岭土。
实施例2
本实施例提供的润滑油改性剂的配方如下：
滑石粉2重量份、纳米硅灰石（平均粒径为60纳米）0.4重量份、改性高岭土10重量份和石油磺酸钠25重量份。
其中，改性高岭土由如下方法制备得到：
将黄土放入马弗炉中，于温度为600℃下焙烧40min，取出冷却后将其研磨粉碎至粒度为0.025μm的黄土颗粒；向黄土颗粒中边搅拌边缓慢加入混合酸溶液，其中黄土颗粒与混合酸溶液的液固比为1:15，得酸化黄土。
将粉碎至纳米级的高岭土在水中分散，得高岭土悬浮液；将高岭土悬浮液和酸化黄土按照重量比为3:1进行搅拌混合，得第一混合物；将第一混合物与表面活性剂按照重量比为10:2进行搅拌混合，得第二混合物；将第二混合物与乙烯基三氯硅烷按照重量比为15:5进行搅拌混合，得到改性高岭土。
实施例3
本实施例提供的润滑油改性剂的配方如下：
滑石粉3重量份、纳米硅灰石（平均粒径为80纳米）0.5重量份、改性高岭土12重量份和石油磺酸钠40重量份。
其中，改性高岭土由如下方法制备得到：
将黄土放入马弗炉中，于温度为550℃下焙烧50min，取出冷却后将其研磨粉碎至粒度为0.03μm的黄土颗粒；向黄土颗粒中边搅拌边缓慢加入混合酸溶液，其中黄土颗粒与混合酸溶液的液固比为1:12，得酸化黄土。
将粉碎至纳米级的高岭土在水中分散，得高岭土悬浮液；将高岭土悬浮液和酸化黄土按照重量比为3:0.9进行搅拌混合，得第一混合物；将第一混合物与表面活性剂按照重量比为10:5进行搅拌混合，得第二混合物；将第二混合物与乙烯基三氯硅烷按照重量比为15:3进行搅拌混合，得到改性高岭土。
实施例4
本实施例提供的润滑油改性剂的配方如下：
滑石粉2.5重量份、纳米硅灰石（平均粒径为60纳米）0.35重量份、改性高岭土9重量份和石油磺酸钠35重量份。
其中，改性高岭土由如下方法制备得到：
将黄土放入马弗炉中，于温度为600℃下焙烧40min，取出冷却后将其研磨粉碎至粒度为0.025μm的黄土颗粒；向黄土颗粒中边搅拌边缓慢加入混合酸溶液，其中黄土颗粒与混合酸溶液的液固比为1:10，得酸化黄土。
将粉碎至纳米级的高岭土在水中分散，得高岭土悬浮液；将高岭土悬浮液和酸化黄土按照重量比为3:1进行搅拌混合，得第一混合物；将第一混合物与表面活性剂按照重量比为10:4进行搅拌混合，得第二混合物；将第二混合物与乙烯基三乙氧基硅烷按照重量比为15:4进行搅拌混合，得到改性高岭土。
实施例5
本实施例提供的润滑油改性剂的配方如下：
滑石粉1重量份、纳米硅灰石（平均粒径为50纳米）0.3重量份、改性高岭土10重量份和石油磺酸钠35重量份。
其中，改性高岭土由如下方法制备得到：
将黄土放入马弗炉中，于温度为600℃下焙烧40min，取出冷却后将其研磨粉碎至粒度为0.02μm的黄土颗粒；向黄土颗粒中边搅拌边缓慢加入混合酸溶液，其中黄土颗粒与混合酸溶液的液固比为1:10，得酸化黄土。
将粉碎至纳米级的高岭土在水中分散，得高岭土悬浮液；将高岭土悬浮液和酸化黄土按照重量比为3:1进行搅拌混合，得第一混合物；将第一混合物与表面活性剂按照重量比为10:3进行搅拌混合，得第二混合物；将第二混合物与乙烯基三乙氧基硅烷按照重量比为15:3进行搅拌混合，得到改性高岭土。
对比例1
对比例1为市售的润滑油添加剂。
在基础油中（基础油为矿物基础油、合成基础油和生物基础油按照质量比为55:30:15进行混合的混合物）中分别添加占其质量分数的5%的上述实施例1~5的润滑油改性剂和对比例1的润滑油添加剂，得到各组润滑油，并对各组润滑油进行如下性能测试，测试结果见下表1。
其中，按照GB/T3535石油产品倾点测定法测试各组润滑油的倾点；按照GB/T365石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法测定各组润滑油的粘度；在试验温度为75℃，上球转速600r/min，试验时间60min，固定负荷392N，测定各组润滑油的摩擦系数。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
由上表1可知，添加本发明实施例提供的润滑油改性剂制得的润滑油相较于添加市售的润滑油添加剂制得的润滑油，具有更加优异的低温性能，可保证在100℃高温下粘度不低于5mm2/s的同时在低温-40℃下仍具有良好的流动性，即能够很好地改善油品的粘温特性，使得油品能够同时满足低温和高温的使用需求，具有广阔的市场前景。
另外，本发明经大量试验发现，润滑油改性剂的组成对于制得的润滑油的粘度、摩擦系数等性能有明显影响，具体见以下对比例2-5。
对比例2
对比例2提供的润滑油改性剂除了将改性高岭土等量替换为常规的高岭土之外，其余的原料及制备方法均与上述实施例5相同。
对比例3
对比例3提供的润滑油改性剂除了将纳米硅灰石等量替换为石油磺酸钠之外，其余的原料及制备方法均与上述实施例5相同。
对比例4
对比例4提供的润滑油改性剂除了将滑石粉等量替换为石油磺酸钠之外，其余的原料及制备方法均与上述实施例5相同。
对比例5
对比例5提供的润滑油改性剂除了将制备改性高岭土中添加的酸化黄土等量替换为常规的黄土之外，其余的原料及制备方法均与上述实施例5相同。
将上述对比例2-5所制得的润滑油改性剂按占基础油（基础油为矿物基础油、合成基础油和生物基础油按照质量比为55:30:15进行混合的混合物）质量分数的5%的比例添加到其中，制得润滑油，并对各组润滑油按照上述方法进行性能测试，测试结果见下表2。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
由上表2可知，添加改性高岭土、纳米硅灰石对润滑油的低温流动性具有明显的影响，能够赋予油品良好的低温流动性和高温粘度，使得油品能够满足低温和高温环境的使用需求，从而扩大了油品的使用范围；添加滑石粉对润滑油的摩擦系数有明显影响，能够明显降低油品的摩擦系数，提高油品的润滑性能。
综上所述，本发明实施例提供的润滑油改性剂，由滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠按特定比例复配得到，该润滑油改性剂添加到润滑油中，不仅可以改善大粘度润滑油的低温流动性，使其在低温时具有较小的黏度和出色的低温流动性，保证机油快速到达润滑部位，减小机械磨损；而且还可以改善小粘度润滑油的高温润滑性，使其在高温时有足够的黏度，可以保持完整的润滑油膜，防止金属间的接触摩擦；拓展了润滑油改性剂适用范围，具有广阔的市场前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种润滑油改性剂，其特征在于，由滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠组成；所述滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠的混合质量比为(1~3):(0.3~0.5):(8~12):(25~40)；
所述改性高岭土由如下方法制备得到：
将高岭土在水中分散，得高岭土悬浮液；
将所述高岭土悬浮液和酸化黄土按照重量比为3:(0.8~1)进行搅拌混合，得第一混合物；
将所述第一混合物与表面活性剂按照重量比为10:(1~5)进行搅拌混合，得第二混合物；
将所述第二混合物与硅烷偶联剂按照重量比为15:(2~5)进行搅拌混合，即得；
所述酸化黄土由如下方法制备得到：
将黄土放入马弗炉中，于温度为500~600℃下焙烧至少30min，取出冷却后将其研磨粉碎至粒度为0.02~0.03μm的黄土颗粒；
向黄土颗粒中边搅拌边缓慢加入混合酸溶液，其中，黄土颗粒与混合酸溶液的液固比为1:（10~15），得酸化黄土。
2.如权利要求1所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基磺酸钠的混合物。
3.如权利要求1所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。
4.如权利要求1所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述纳米硅灰石的平均粒径为50~80纳米。
5.如权利要求1所述的润滑油改性剂，其特征在于，所述滑石粉、纳米硅灰石、改性高岭土和石油磺酸钠的混合质量比为1:0.3:10:35。
6.一种改性润滑油，其特征在于，所述改性润滑油由如权利要求1~5中任意一项所述的润滑油改性剂和基础油组成；
所述润滑油改性剂占所述改性润滑油的质量百分比为2%~7%。
7.如权利要求6所述的改性润滑油，其特征在于，所述基础油为矿物基础油、合成基础油和生物基础油按照质量比为55:30:15进行混合的混合物。
8.如权利要求6所述的改性润滑油，其特征在于，所述润滑油改性剂占所述改性润滑油的质量百分比为3%~5%。
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