CN114774182B - 一种润滑油添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种润滑油添加剂及其制备方法和应用。所述润滑油添加剂包括碳点和稀土金属络合物；所述碳点和稀土金属络合物以化学键的方式连接。所述润滑油添加剂的制备方法包括：将碳点和稀土金属络合物反应，得到所述润滑油添加剂。本发明中，所述润滑油添加剂通过碳点与稀土金属络合物采用化学键的方式连接，能够充分发挥其协同效应，具有优异的抗磨减摩效果，且成本低，环保，工艺简单，适合批量化生产。

Description

一种润滑油添加剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于润滑油技术领域，具体涉及一种润滑油添加剂及其制备方法和应用。
背景技术
润滑是降低摩擦，减少磨损的主要技术手段，利用合理的润滑可有效实现节能降耗、减少排放、降低噪音、延长设备寿命的目的。润滑油机油和工业润滑液是实现汽车和机械设备润滑的重要产品，广泛应用于汽车、铁路、航空、船舶、军用装备、电力、冶金、水泥、油田、造纸、煤炭等工业和民生领域。随着环境法规和标准的设立，汽车工业的发展受到排放法规和能效的双重制约，因而对发动机润滑油添加剂的减摩抗磨性能提出了更高的要求。
传统的减磨抗磨添加剂通常由有机极性材料组成，如有机钼化合物、聚合物、醇、酯、胺类化合物、有机盐、离子液体及其衍生物等，强极性使它们能够在金属摩擦表面形成完整的吸附膜，以减少摩擦副的摩擦磨损。然而，上述传统的减摩抗磨添加剂通常含有重金属、硫、磷等环境有害元素，导致它们在润滑剂添加剂领域的进一步应用受到限制。因此，发展高效、环保的纳米基润滑剂添加剂成为摩擦学领域的研究热点。
例如CN114410217A公开了一种生物质碳量子点/聚酰亚胺润滑复合材料。通过引入了生物质碳量子点为润滑添加剂，从而提高其机械性能和抗磨性能，但是，所述润滑复合材料的润滑性能有待进一步提高。
CN108359455A公开了一种石墨烯量子点改性润滑油，以煤基原料，以改进后的常规合成石墨烯的Hummer法为基础，制得石墨烯量子点，尺度均一，同时利用原料中的硫、氮含量丰富了制备得到的碳量子点表面的功能团。但是所述制备工艺不环保、且抗磨减摩性能差。
CN113999710A公开了一种氮掺杂碳量子点强化的hBN纳米流体润滑剂及其制备方法，采用多巴胺衍生物作为碳和氮源，加入无机碳化剂和去离子水，通过溶剂热法合成得到氮掺杂的碳量子点；随后将制备得到的氮掺杂的碳量子点分散到去离子水中，依次逐步加入六方氮化硼纳米粒子、摩擦改进剂组合A、甜菜碱型表面活性剂组合B、离子型分散剂组合C和消泡剂，即可得到所需的氮掺杂碳量子点强化的hBN纳米流体润滑剂。所述润滑剂能够降低摩擦系数，但是摩斑直径偏大，工艺复杂、操作性差且制备成本较高，不利于工业化批量制备。
因此，开发一种抗磨减摩性能好、成本低、环保且制备工艺简单的润滑油添加剂，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种润滑油添加剂及其制备方法和应用，所述润滑油添加剂通过碳点与稀土金属络合物通过化学键的方式连接，能够充分发挥其协同效应，具有优异的抗磨减摩效果，且成本低，环保，工艺简单，适合批量化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种润滑油添加剂，所述润滑油添加剂包括碳点和稀土金属络合物；所述碳点和稀土金属络合物以化学键的方式连接。
本发明中，所述碳点表面含有丰富的基团如羟基、羧基等功能基可与稀土金属络合物表面的氨基、羰基等基团在高温下发生脱水缩合反应，使得稀土金属与碳点深度融合，有效降低碳点的表面能和界面能，从而改善润滑油添加剂在基体中的浸润性，充分发挥碳点与稀土金属的协同作用，具有优异的抗磨减摩性能。
优选地，所述稀土金属络合物与碳点的质量比为(0.05～0.2):1，例如可以为0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.1:1、0.12:1、0.14:1、0.15:1、0.16:1、0.18:1、0.2:1等。
本发明中，所述稀土金属络合物与碳点的质量比大于0.2:1，润滑油的减摩效果不理想；小于0.05:1，润滑油的耐磨性能发挥不出来。
优选地，所述碳点包括碳量子点、石墨烯量子点、石墨氮化碳量子点、碳纳米点或碳化聚合物点中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述稀土金属络合物包括稀土金属和配体。
优选地，所述稀土金属包括金属铈、金属镧、金属钇、金属镨、金属钐、金属钕、金属铕、金属钆或金属镝中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述配体包括氨基多羧酸配体。
优选地，所述氨基多羧酸配体包括乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、反式-1,2-环己二胺四乙酸、三乙四胺六乙酸或二乙三胺五乙酸中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中，采用氨基多羧酸配体时，得到的润滑油添加剂的抗磨减摩效果好，采用其它配体时，效果差。
优选地，所述稀土金属络合物采用如下方法进行制备，所述方法包括：
将稀土金属化合物与氨基多羧酸配体反应，得到所述稀土金属络合物。
优选地，所述稀土金属化合物包括稀土金属氧化物、稀土金属氢氧化物或稀土金属氟化物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述稀土金属化合物与氨基多羧酸配体的摩尔比为1:(1～2)，例如可以为1:1.2、1:1.25、1:1.3、1:1.35、1:1.4、1:1.45、1:1.5、1:1.55、1:1.6、1:1.65、1:1.7、1:1.75、1:1.8、1:1.85、1:1.9、1:1.95等。
本发明中，所述氨基多羧酸配体用量过少，难以形成稳定的配合物溶液，用量过多，导致材料浪费且难以分离。
优选地，所述反应的温度为60～120℃，例如可以为65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃等。
优选地，所述反应的时间为1～4h，例如可以为2h、3h、4h等。
优选地，所述反应的搅拌速率为100～500r/min，例如可以为150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min等。
优选地，所述反应的加热设备包括微波加热设备或油浴锅，优选微波加热设备。
本发明中，制备稀土金属络合物的过程中需要冷凝回流。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的润滑油添加剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将碳点和稀土金属络合物反应，得到所述润滑油添加剂。
优选地，所述碳点的制备方法包括以下步骤：将碳氢化合物与溶剂混合，反应，得到所述碳点。
优选地，所述碳氢化合物包括葡萄糖、淀粉、麦芽糖、果糖或蔗糖中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述溶剂包括水。
优选地，以所述碳氢化合物的质量为1g计，所述溶剂的体积为2.5～10mL，例如可以为3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mL等。
优选地，所述混合的时间为30～120min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min、100min、105min、110min、115min等。
优选地，所述混合的速率为100～300r/min，例如可以为150r/min、200r/min、250r/min、280r/min等。
优选地，所述反应的设备包括微波反应器和/或水热反应釜。
优选地，所述微波反应器的功率为300～1000W，例如可以为350W、400W、450W、500W、550W、600W、650W、700W、750W、800W、850W、900W、950W等。
优选地，所述微波反应器的温度为60～120℃，例如可以为65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃等。
优选地，在所述微波反应器中反应的时间为10～60min，例如可以为15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min等。
优选地，所述水热反应釜的温度为160～200℃，例如可以为165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃等。
优选地，在所述水热反应釜中反应的时间为4～12h，例如可以为5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h等。
优选地，所述碳点和稀土金属络合物反应的设备为微波反应器。
优选地，所述微波反应器的温度为60～120℃，例如可以为65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃等。
优选地，所述微波反应器的功率为300～1000W，例如可以为350W、400W、450W、500W、550W、600W、650W、700W、750W、800W、850W、900W、950W等。
优选地，所述碳点和稀土金属络合物反应的时间为30～120min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min、100min、105min、110min、115min等。
本发明中，所述碳点与稀土金属络合物反应前还包括混合的步骤。
优选地，所述混合的时间为30～120min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min、100min、105min、110min、115min等。
优选地，所述混合的速率为100～300r/min，例如可以为150r/min、200r/min、250r/min等。
优选地，所述碳点和稀土金属络合物反应后还包括干燥的步骤。
优选地，所述干燥的方法包括喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥中的任意一种，优选喷雾干燥。
优选地，所述喷雾干燥的温度为180～240℃，例如可以为185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃等。
本发明中，所述喷雾干燥的设备为喷雾干燥机，喷雾干燥过程中蠕动泵的转速为3～10r/min。例如可以为4r/min、5r/min、6r/min、7r/min、8r/min、9r/min等；所述空气压缩机的进气速度为30～85L/min，例如可以为35L/min、40L/min、45L/min、50L/min、55L/min、60L/min、65L/min、70L/min、75L/min、80L/min等。
本发明中，采用微波加热法制备所述润滑油添加剂能够使其更好的分散在基础油中，抗磨减摩效果更好。
第三方面，本发明提供一种润滑油，所述润滑油包括如第一方面所述的润滑油添加剂和基础油。
优选地，所述润滑油中润滑油添加剂的质量百分含量为0.0025～0.3％，例如可以为0.003％、0.004％、0.005％、0.008％、0.01％、0.015％、0.03％、0.06％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.28％等。
本发明中，所述润滑油中润滑油添加剂的质量百分含量小于0.0025％，起不到抗磨减摩效果；大于0.3％，容易团聚，抗磨减摩效果差。
第四方面，本发明提供一种根据第三方面所述的润滑油的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将所述润滑油添加剂与基础油混合，得到所述润滑油。
优选地，所述混合包括经预混、剪切、超声和均质化处理进行混合。
本发明中，将润滑油添加剂和基础油混合料通过先预混，随后剪切、超声以及均质化处理，能够提高润滑油添加剂在基础油中的分散效果，从而提高其抗磨减摩性能。
优选地，所述预混的搅拌速率为1000～10000r/min，例如可以为1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、4000r/min、5000r/min、6000r/min、7000r/min、8000r/min、9000r/min、9500r/min等。
优选地，所述预混的时间为5～20min，例如可以为10min、15min、20min等。
优选地，所述剪切的转速为3000～5000r/min，例如可以为3200r/min、3500r/min、3800r/min、4000r/min、4200r/min、4500r/min、4800r/min等。
优选地，所述剪切的时间为30～60min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min等。
本发明中，所述剪切在剪切机中进行强力机械分散；所述剪切过程中循环控制温度为10～35℃，例如可以为12℃、15℃、18℃、20℃、25℃、28℃等。
优选地，所述超声的功率为700～1000W，例如可以为750W、800W、850W、900W、950W等。
优选地，所述超声的时间为20～60min，例如可以为25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min等。
本发明中，所述超声的频率为15～25kHz，例如可以为18kHz、20kHz、22kHz、24kHz等；超声的温度≤35℃，例如可以为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃等。
优选地，所述均质化处理的压力为800～1500bar，例如可以为850bar、900bar、950bar、1000bar、1050bar、1100bar、1150bar、1200bar、1250bar、1350bar、1400bar、1450bar等。
优选地，所述均质化处理的温度为10～35℃，例如可以为12℃、15℃、18℃、20℃、22℃、25℃、28℃、32℃、34℃等。
优选地，所述均质化处理的次数为60～300次，例如可以为70次、80次、90次、100次、150次、200次、250次、280次等。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中，所述润滑油添加剂通过将碳点与稀土金属络合物以共价键的方式连接，能够充分发挥碳点与稀土金属协同作用，用于润滑油具有优异的抗磨减摩效果，且成本低、环保，制备工艺简单，适合批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的润滑油添加剂的扫面电镜图与EDS(X射线能谱仪)面分布扫描能谱图；
其中，图1A为润滑油添加剂的扫面电镜图，图1B为EDS面分布扫描能谱图中碳元素的分布图；图1C为EDS面分布扫描能谱图中氧元素的分布图；图1D为EDS面分布扫描能谱图中钇元素的分布图。
图2为包括实施例1提供的润滑油添加剂的润滑油与未加润滑油添加剂的基础油的摩擦系数随时间变化曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
制备例1
一种稀土金属络合物，所述稀土金属络合物包括稀土金属钇和乙二胺四乙酸配体，所述稀土金属络合物的制备方法包括以下步骤：
将0.565g(2.5mmol)氧化钇、1.46g(5mmol)乙二胺四乙酸配体和100mL水混合，在微波反应器中反应2h，反应温度为90℃，搅拌速率为250r/min，得到所述稀土金属络合物。
制备例2
一种稀土金属络合物，所述稀土金属络合物包括稀土金属铈和氨基三乙酸配体，所述稀土金属络合物的制备方法包括以下步骤：
将0.861g(5mmol)氧化铈、0.956g(5mmol)氨基三乙酸配体和100mL水混合，在微波反应器中反应1h，反应温度为120℃，搅拌速率为500r/min，得到所述稀土金属络合物。
制备例3
一种稀土金属络合物，所述稀土金属络合物包括稀土金属镧和三乙四胺六乙酸，所述稀土金属络合物的制备方法包括以下步骤：
将0.815g(2.5mmol)氧化镧、1.854g(3.75mmol)三乙四胺六乙酸配体和100mL水混合，在微波反应器中反应4h，反应温度为60℃，搅拌速率为100r/min，得到所述稀土金属络合物。
制备例4
一种稀土金属络合物及其制备方法，其与制备例1的区别仅在于，所述制备方法中，减少所述乙二胺四乙酸的用量，使得氧化钇和乙二胺四乙酸配体的摩尔比为1:0.5，其它原料、用量及制备方法均与制备例1相同。
制备例5
一种稀土金属络合物及其制备方法，其与制备例1的区别仅在于，所述制备方法中，增加所述乙二胺四乙酸的用量，使得氧化钇和乙二胺四乙酸配体的摩尔比为1:3，其它原料、用量及制备方法均与制备例1相同。
制备例6
一种稀土金属络合物及其制备方法，其与制备例1的区别仅在于，所述制备方法中，将所述乙二胺四乙酸替换为等摩尔量的噻吩甲酰三氟丙酮，其它原料、用量及制备方法均与制备例1相同。
实施例1
本实施例提供一种润滑油添加剂，所述润滑油添加剂包括通过键合方式连接的碳点和制备例1提供的稀土金属络合物，所述稀土金属络合物和碳点的质量比为0.1:1。
本实施例提供一种所述润滑油添加剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将碳点和稀土金属络合物在搅拌速率为200r/min条件下混合90min后，在微波反应器中反应90min，所述微波反应器的温度为90℃，微波反应器的功率为600W，随后采用喷雾干燥机在210℃中干燥，所述喷雾干燥机蠕动泵的转速为6r/min，空气压缩机的进气速度为60L/min，得到所述润滑油添加剂；所述碳点的制备方法包括：将葡萄糖粉体在搅拌速率为200r/min、搅拌时间为90min的条件下溶解于水中后，置于微波反应器中反应35min，微波反应器的温度为90℃，微波反应器的功率为600W。
采用扫描电子显微镜(日立、SU8020)对实施例1提供的润滑油添加剂的形貌进行表征，结果如图1A所示，所述润滑油添加剂呈球形形貌，颗粒粒径约为10μm。
采用X射线能谱仪(EDS，日立、SU8020)对实施例1提供的润滑油添加剂的元素进行分析，其EDS面分布扫描能谱照片结果如图1B-1D所示，面分布图像揭示了所述润滑油添加剂表面的主要元素为碳、氧和钇，证实了稀土络合物的存在，表明合成了均匀分散的稀土(Y)/碳点复合物，即所述润滑油添加剂；其中，图1B为碳元素的分布图；图1C为氧元素的分布图；图1D为钇元素的分布图。
实施例2
本实施例提供一种润滑油添加剂，所述润滑油添加剂包括通过键合方式连接的碳点和制备例2提供的稀土金属络合物，所述稀土金属络合物和碳点的质量比为0.05:1。
本实施例提供一种所述润滑油添加剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将碳点和稀土金属络合物在搅拌速率为100r/min条件下混合120min后，在微波反应器中反应30min，所述微波反应器的温度为120℃，微波反应器的功率为1000W，随后采用喷雾干燥机在240℃中干燥，所述喷雾干燥机蠕动泵的转速为10r/min，空气压缩机的进气速度为85L/min，得到所述润滑油添加剂；所述碳点的制备方法包括：将葡萄糖粉体在搅拌速率为100r/min、搅拌时间为120min的条件下溶解于水中后，置于微波反应器中反应60min，微波反应器的温度为60℃，微波反应器的功率为400W。
实施例3
本实施例提供一种润滑油添加剂，所述润滑油添加剂包括通过键合方式连接的碳点和制备例3提供的稀土金属络合物，稀土金属络合物和碳点的质量比为0.2:1。
本实施例提供一种所述润滑油添加剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将碳点和稀土金属络合物在搅拌速率为300r/min条件下混合30min后，在微波反应器中反应120min，所述微波反应器的温度为60℃，微波反应器的功率为400W，随后采用喷雾干燥机在180℃中干燥，所述喷雾干燥机蠕动泵的转速为4r/min，空气压缩机的进气速度为35L/min，得到所述润滑油添加剂；所述碳点的制备方法包括：将葡萄糖粉体在搅拌速率为300r/min、搅拌时间为30min的条件下溶解于水中后，置于微波反应器中反应10min，微波反应器的温度为120℃，微波反应器的功率为1000W。
实施例4
本实施例提供一种润滑油添加剂，其与实施例1的区别仅在于，所述稀土金属络合物为制备例4提供的稀土金属络合物，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种润滑油添加剂，其与实施例1的区别仅在于，所述稀土金属络合物为制备例5提供的稀土金属络合物，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种润滑油添加剂，其与实施例1的区别仅在于，所述稀土金属络合物为制备例6提供的稀土金属络合物，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种润滑油添加剂，其与实施例1的区别仅在于，增加稀土络合物的用量，使得稀土金属络合物与碳点的质量比为0.5:1，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种润滑油添加剂，其与实施例1的区别仅在于，减少稀土络合物的用量，使得稀土金属络合物与碳点的质量比为0.03:1，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种润滑油添加剂，所述润滑油添加剂为制备例1提供的稀土金属络合物。
对比例2
本对比例提供一种润滑油添加剂，所述润滑油添加剂为实施例1提供的碳点，没有稀土金属络合物。
对比例3
本对比例提供一种润滑油添加剂，其与实施例1的区别仅在于，将制备方法中制备例1提供的稀土金属络合物替换为氧化铈，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
应用例
一种润滑油，所述润滑油包括实施例1～8、对比例1～3提供的润滑油添加剂和基础油(柴油机油，玉柴20W-40CI)；所述润滑油的制备方法包括：将所述润滑油添加剂粉体和基础油混合，并进行搅拌预混、剪切浸润、超声分散、均质化处理，得到所述润滑油。其中，所述润滑油中润滑油添加剂的质量百分含量为0.15％，所述搅拌预混中搅拌速率为5000r/min，搅拌时间10min；在剪切分散机中进行强力机械分散，剪切转速4000rpm，剪切时间40min，循环控温10～35℃；所述超声分散的功率为800W，频率为20kHz，超声控温不超过35℃，超声时间40min；所述均质化处理的压力为1000bar，均质化处理的温度为10～35℃，所述均质化进行150次。
对比应用例1
一种润滑基础油，所述润滑基础油未添加任何润滑油添加剂，购自玉柴的柴油机油20W-40CI。
性能测试
采用SRV微动摩擦试验机测定包括实施例1～8、对比例1～3提供的润滑油添加剂的润滑油相比于对比应用例1提供的润滑基础油的减摩抗磨性能的变化情况，测试条件为：载荷200N、频率50Hz、温度50℃、行程1mm，记录摩擦系数和磨斑直径；并计算相比于润滑基础油，添加润滑油添加剂的润滑油的摩擦系数和磨斑直径下降百分比；所述摩擦系数和磨斑直径越小，表明抗磨减摩性能越好；
摩擦系数下降百分比＝(润滑基础油摩擦系数-润滑油摩擦系数)/润滑基础油摩擦系数*100％；
磨斑直径下降百分比＝(润滑基础油磨斑直径-润滑油磨斑直径)/润滑基础油磨斑直径*100％。
包括实施例1提供的润滑油添加剂的润滑油与对比应用例1提供的未加润滑油添加剂的基础油的摩擦系数随时间变化曲线如图2所示。
具体测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003664122830000151
由上表可知，本发明提供的润滑油添加剂，通过将碳点与稀土金属络合物以化学键的方式连接，其表面基团可提高复合纳米粒子在润滑油中的浸润性，提高材料的分散性，能够充分发挥碳点与稀土金属协同作用，用于润滑油具有优异的抗磨减摩效果。由实施例1～3可知，本发明提供的稀土络合物功能化碳点粉体能够有效提高润滑剂的润滑效果，所述润滑油的摩擦系数为0.121～0.124，摩擦系数降低16.8～18.8％，磨斑直径为0.41～0.42mm，磨斑直径减小20.7～22.6％。
由实施例1与实施例4和5比较可知，所述稀土金属化合物与配体不在特定的质量比时，润滑油中添加剂分散性较差，润滑剂润滑性能受限；由实施例1与实施例6比较可知，所述配体并非选用氨基多乙酸配体时，润滑油的减摩抗磨效果不理想；由实施例1与实施例7和8比较可知，并非本发明优选的碳点与稀土金属络合物的质量比，两者的减摩抗磨协同效果达不到最优；由实施例1与对比例1～3可知，所述润滑油添加剂中没有碳点或稀土金属，或者二者并未以化学键方式连接，只是简单混合掺杂，改性油品的润滑性能一般。
综上所述，本发明提供的润滑油添加剂，通过碳点与稀土金属络合物采用化学键的方式连接，能够充分发挥其协同效应，具有优异的抗磨减摩效果，且成本低，环保，工艺简单，适合批量化生产。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (45)

1.一种润滑油添加剂，其特征在于，所述润滑油添加剂包括碳点和稀土金属络合物；
所述碳点和稀土金属络合物以化学键的方式连接；
所述稀土金属络合物包括稀土金属和配体；
所述配体包括氨基多羧酸配体；
所述稀土金属络合物采用如下方法进行制备，所述方法包括：
将稀土金属化合物与氨基多羧酸配体反应，得到所述稀土金属络合物；
所述稀土金属化合物与氨基多羧酸配体的摩尔比为1:(1～2)。
2.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述稀土金属络合物与碳点的质量比为(0.05～0.2):1。
3.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述碳点包括碳量子点、石墨烯量子点、石墨氮化碳量子点、碳纳米点或碳化聚合物点中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述稀土金属包括金属铈、金属镧、金属钇、金属镨、金属钐、金属钕、金属铕、金属钆或金属镝中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述氨基多羧酸配体包括乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、反式-1,2-环己二胺四乙酸、三乙四胺六乙酸或二乙三胺五乙酸中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述稀土金属化合物包括稀土金属氧化物、稀土金属氢氧化物或稀土金属氟化物中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述反应的温度为60～120℃。
8.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述反应的时间为1～4h。
9.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述反应的搅拌速率为100～500r/min。
10.根据权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述反应的加热设备包括微波加热设备或油浴锅。
11.根据权利要求10所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述反应的加热设备包括微波加热设备。
12.一种根据权利要求1～11任一项所述的润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将碳点和稀土金属络合物反应，得到所述润滑油添加剂。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述碳点的制备方法包括以下步骤：
将碳氢化合物与溶剂混合，反应，得到所述碳点。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述碳氢化合物包括葡萄糖、淀粉、麦芽糖、果糖或蔗糖中的任意一种或至少两种的组合。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括水。
16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，以所述碳氢化合物的质量为1g计，所述溶剂的体积为2.5～10mL。
17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为30～120min。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述混合的速率为100～300r/min。
19.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述反应的设备包括微波反应器和/或水热反应釜。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述微波反应器的功率为300～1000W。
21.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述微波反应器的温度为60～120℃。
22.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，在所述微波反应器中反应的时间为10～60min。
23.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应釜的温度为160～200℃。
24.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，在所述水热反应釜中反应的时间为4～12h。
25.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述碳点和稀土金属络合物反应的设备为微波反应器。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述微波反应器的温度为60～120℃。
27.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述微波反应器的功率为300～1000W。
28.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述碳点和稀土金属络合物反应的时间为30～120min。
29.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述碳点和稀土金属络合物反应后还包括干燥的步骤。
30.根据权利要求29所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方法包括喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥中的任意一种。
31.根据权利要求30所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方法包括喷雾干燥。
32.根据权利要求31所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的温度为180～240℃。
33.一种润滑油，其特征在于，所述润滑油包括如权利要求1～11任一项所述的润滑油添加剂和基础油。
34.根据权利要求33所述的润滑油，其特征在于，所述润滑油中润滑油添加剂的质量百分含量为0.0025～0.3％。
35.一种根据权利要求33或34所述的润滑油的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将所述润滑油添加剂与基础油混合，得到所述润滑油。
36.根据权利要求35所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括经预混、剪切、超声和均质化处理进行混合。
37.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述预混的搅拌速率为1000～10000r/min。
38.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述预混的时间为5～20min。
39.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述剪切的转速为3000～5000r/min。
40.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述剪切的时间为30～60min。
41.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述超声的功率为700～1000W。
42.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述超声的时间为20～60min。
43.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述均质化处理的压力为800～1500bar。
44.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述均质化处理的温度为10～35℃。
45.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述均质化处理的次数为60～300次。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106829934A (zh) * 2017-03-23 2017-06-13 江西理工大学 利用稀土改性制备高分散性石墨烯的方法
CN111286393A (zh) * 2020-03-13 2020-06-16 中国科学院过程工程研究所 一种稀土耐磨润滑脂及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104694117A (zh) * 2013-12-06 2015-06-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种基于碳点的比率型荧光探针及其制备和应用
CN105969342A (zh) * 2016-06-28 2016-09-28 上海大学 多色发光的稀土配合物功能化纳米碳点的制备方法
CN107033989B (zh) * 2017-04-28 2019-10-01 山东奈尔润滑科技有限公司 一种稀土润滑油及其制备方法
CN114214068B (zh) * 2022-01-19 2024-01-26 合肥学院 一种金属掺杂荧光性生物质碳量子点的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106829934A (zh) * 2017-03-23 2017-06-13 江西理工大学 利用稀土改性制备高分散性石墨烯的方法
CN111286393A (zh) * 2020-03-13 2020-06-16 中国科学院过程工程研究所 一种稀土耐磨润滑脂及其制备方法

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