CN1699527A - 铜锌纳米润滑护理剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，技术领域：纳米新材料的应用。所要解决的技术问题：1.减少机动车或机械设备因摩擦带来的能源损耗，从而节省能源；2.减少机动车发动机及机械设备的摩擦磨损从而提高起机械性能；3.减少机动车积炭现象及废气的排放量，减少环境污染。技术方案：本发明涉及用物理化学方法来制备一种高效耐摩擦磨损的铜锌纳米润滑护理剂的方法。其原理为纳米微型滚珠轴承结构原理，使滑动摩擦转变为滚动摩擦，减低摩擦损耗。并在磨损表面形成牢固的附着膜层并填充磨损部位，从而达到了修复的作用。由于纳米铜锌粉的作用，发动机运转良好，节约能源，减少了废气的排放。主要用途：凡是用到润滑剂的地方都能用到。

Description

铜锌纳米润滑护理剂的制备方法

本发明涉及用物理化学方法制备铜锌纳米润滑护理剂。传统的润滑方式是用润滑油油膜来减少摩擦磨损。为此，世界各大石油公司纷纷增加和改善润滑油的添加剂组份，以提高润滑油抗摩擦磨损的能力；或添加耐磨物质，在金属表面涂上或镀上一层膜来减轻摩擦磨损。在相对运动摩擦时，接触点处的油膜可能因为难耐高温与高压而破坏，耐磨物质形成的膜也因结合不牢而剥离，同时，在热和压力下，润滑油组份还会不断氧化、变质，产生酸性物质而腐蚀金属。目前市场上的有机物添加剂普遍采用热激活原理，虽然具有较好的润滑性能，但却都需要润滑油达到一定温度才起作用，同时不可避免的存在着导热性不良，高温下分解和碳化问题，从而较长时间使用后使摩擦部位受到腐蚀，最终会影响汽车发动机的性能。有机物添加剂高温下分解还可能产生出有毒气体，增大了废气的排放量从而影响环境。

纳米铜锌粉作为一种良好的润滑介质可以广泛应用在汽车，轮船，飞机，坦克及传动机械装置等各种高负荷工作状况下的机械设备上，它的润滑效果和自修复功能是一般润滑油所无法媲美的。它比单纯的纳米铜粉更耐磨损。铜锌纳米润滑护理剂在设计方案上采用了与目前市场上普遍采用的润滑油有机物添加剂完全不同的构思。铜锌纳米润滑护理剂中的纳米铜锌粉在相对运动摩擦时，牢固地涂敷在发动机油缸中的摩擦件上，随时起到缓冲作用。此外，纳米铜锌粉相对于有机物添加剂具有更好的高温化学稳定性，因此从根本上解决了润滑油添加剂在高温下有可能产生分解和碳化以及长时间使用造成零件腐蚀的问题。铜锌纳米润滑护理剂的润滑原理为纳米微型滚珠轴承结构原理，由于超细纳米铜锌粉在摩擦工件界面上形成微型滚珠轴承，从而使原本的滑动摩擦转变为滚动摩擦，大幅度减小了摩擦损耗。铜锌纳米润滑护理剂中的纳米铜锌粉还在磨损表面形成牢固的附着膜层并填充磨损部位，由于这些纳米铜锌粉细且软，从而达到了修复的作用。该护理剂的溶剂选用高品质的润滑油，耐磨添加剂选用超细纳米铜锌粉，纳米铜锌粉外观呈红褐色，处于未氧化状态，这就进一步保证了它能加强纳米铜锌粉的润滑效果和修复功能而且导热性良好，能改善发动机在油箱中的散热性能，防止发动机机体过热。在环保方面，铜锌纳米润滑护理剂在使用过程中不会产生污染问题，没有那种有机物添加剂高温下分解的情况发生。由于纳米铜锌粉的作用，发动机运转良好，节约能源，减少了废气的排放根。据30多辆不同型号汽车使用铜锌纳米润滑护理剂后的统计效果如下：摩擦磨损降低50-75％，能(油)耗降低10-25％，污染降低20-55％，动力提升5-15％，引擎寿命提高25-50％。

铜锌纳米润滑护理剂，尤其适合国内市场。国内车辆机械的运用状况和寿命不尽人意：1)质量有待提高。与国际先进水平相比，机器设计不够合理；原材料比较脆软，不耐磨；零件加工以及整机装配精度欠佳。2)使用条件苛刻。超重现象严重；道路及交通情况复杂，导致制动、换档、沟坎跳动、熄火再启动频繁，机械经常处于交变冲击负荷状态。3)燃油纯净度不够。燃烧不太完全必然排烟多，并容易在燃烧室内积炭；积炭进一步恶化燃烧，加剧磨损。4)维护不到位。市面上润滑油混杂假货；零配件次品不少。因此，不少车只跑了几万公里便磨损松旷，动力下降，油耗和尾气超标，故障频繁，十来万公里就要三保或大修了。

本发明的目的就是为了研制出一种高效耐摩擦磨损的润滑油护理剂，即铜锌纳米润滑护理剂的制备方法。它是以化学法制备的无氧化纳米铜粉和纳米锌粉为原料，按纳米铜粉：纳米锌粉为100∶1-5的比例在充氩气的球磨罐中混合均匀，球磨时间为2-5小时。纳米铜锌粉也可以直接用络合还原法用锌还原氨水络合的铜盐来制备；为了提高纳米铜锌粉的可分散性和抗氧化性能在混合搅拌均匀的纳米铜锌粉中加入一定量的抗氧化剂和分散剂的水溶液，混合搅拌均匀，抗氧化剂和分散剂的重量为纳米铜锌粉总重量的0.1-1％，抗氧化剂和分散剂的水溶液浓度为0.5-5克/升；已添加抗氧化剂和分散剂水溶液的纳米铜锌粉在烘箱中烤干水分，烘干温度为40-60℃，时间为3-6小时；为了进一步提高纳米铜锌粉的抗氧化性并使其在润滑油中更具有亲油性，纳米铜锌粉在烘箱中烘干水分后加入适量的SAE10W级机油，每公斤纳米铜锌粉中加入30-60毫升机油，然后在烘箱中烘干，烘干后的纳米铜锌粉呈红褐色、容易分散、不易起粉尘；机油烘干后的纳米铜锌粉可以真空封装或放入充氩气的容器中保存，最后以超声波振动法把烘干后的纳米铜锌粉4.5-9克分散在150毫升SEA10W级汽车机油中，超声波振动分散均匀后装入体积为180毫升的不透明硬塑料瓶中。

纳米铜粉和纳米锌粉的质量检验采用JEOL高分辩透射电子显微镜观察法来测定，该方法测定纳米铜粉和纳米锌粉的粒度在40-80纳米范围内，形状为球形或类球形，纯度达99％以上(经过LINK-OPAL能谱分析)，高分辩透射电子显微镜观察和X光衍射分析均未发现纳米铜粉的氧化物和纳米锌粉的氧化物。

所用的抗氧化剂为抗坏血酸、二苯胺和硫化聚烯烃等。分散剂为聚乙二醇、失水山梨醇油酸脂等。所用水溶液中的水为离子交换的纯净水或蒸馏水。

超声波发生器的功率为50-150瓦，超声波振动时间为20-60分钟，以达到纳米铜锌粉颗粒在机油中能分散而无团聚块状物。

本发明的铜锌纳米润滑护理剂的制备方法的优点在于：

1.由于本发明采用无氧化纳米铜粉和纳米锌粉或络合还原的纳米铜锌粉为原料并加入抗氧化剂保护，纳米铜锌粉表面无氧化物，这就保证了纳米铜锌粉的高效抗摩擦磨损性能和良好的导热散热性能以及对机械损伤部位的修复功能。

2.由于本发明采用了在纳米铜锌粉表面包了一层润滑油膜而使纳米铜锌粉容易分散在机油中。

3.本发明采用了超声波振动分散法分散纳米铜锌粉，改善了纳米铜锌粉在机油中的分散性能。

4.本发明的方法简单，工艺流程短，易于操作。

用以下非限定实施对本发明的工艺流程作进一步说明，将有益于对本发明特点进一步的理解，而不作为唯一的限定，本发明的保护范围由权力要求书来确定。

实施例1

以化学法制备的无氧化纳米铜粉和纳米锌粉为原料。纳米铜粉和纳米锌粉的质量检验采用JEOL高分辩透射电子显微镜观察法来测定，该方法测定纳米铜粉和纳米锌粉的粒度在40-80纳米范围内，形状为球形或类球形，纯度达99％以上(经过LINK-OPAL能谱分析)纳米铜粉呈红褐色。按纳米铜粉∶纳米锌粉为100∶5的摩尔质量比配制105克纳米铜锌粉，在充氩气的球磨罐中混合均匀，球磨时间为2小时；然后在混合搅拌均匀的纳米铜锌粉中加入抗氧化剂抗坏血酸和分散剂聚乙二醇的去离子水溶液，所用200毫升去离子水溶液中含抗坏血酸0.5克、聚乙二醇0.5克，混合搅拌均匀后把上述已添加抗氧化剂和分散剂水溶液的纳米铜锌粉放入烘箱中于氩气保护下50℃烘烤4小时；烤干水分后加入SAE10W级机油，搅拌均匀，再放入烘箱中氩气保护下于60℃烘烤5小时。烘干后的纳米铜锌粉呈红褐色、易分散且不易起粉尘；以超声波振动法把烘干后的纳米铜锌粉4.5克分散在150毫升SEA10W级汽车机油中。超声波发生器的功率为50瓦，超声波振动时间为20-60分钟，以达到纳米铜锌粉颗粒在机油中能分散而无团聚结块；最后装入体积为180毫升的不透明塑料瓶中。

实施例2

其操作方法与实施例1基本相同其不同之处是所用纳米铜锌粉是采用络合还原法用锌粉还原已络合的铜盐溶液，铜盐溶液如氯化亚铜或硫酸铜等，还原后可制备出铜∶锌的摩尔质量比为100∶1-5的铜锌纳米粉。因而不需要搅拌就已经得到混合均匀的铜锌纳米粉，实际锌含量和铜锌纳米粉的颗粒度由高分辩透射电子显微镜观察和能谱分析来测定。例如本实施例2中测得铜锌纳米粉的铜∶锌(摩尔质量比)为100∶3；称103克铜锌纳米粉放入烧杯中，然后在混合搅拌均匀的纳米铜锌粉中加入抗氧化剂抗坏血酸和分散剂聚乙二醇的去离子水溶液，所用200毫升去离子水溶液中含抗坏血酸0.5克、聚乙二醇0.5克，混合搅拌均匀后把上述已添加抗氧化剂和分散剂水溶液的纳米铜锌粉放入烘箱中于氩气保护下50℃烘烤4小时；烤干水分后加入SAE10W级机油，搅拌均匀，再放入烘箱中氩气保护下于60℃烘烤5小时。烘干后的纳米铜锌粉呈红褐色、易分散且不易起粉尘；以超声波振动法把烘干后的纳米铜锌粉4.5克分散在150毫升SEA10W级汽车机油中。超声波发生器的功率为50瓦，超声波振动时间为20-60分钟，以达到纳米铜锌粉颗粒在机油中能分散而无团聚结块；

最后装入体积为180毫升的不透明塑料瓶中。

Claims (8)

1.铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，其特征是，

(1)以纳米铜粉、纳米锌粉和汽车润滑油为主要原料配制而成。纳米铜粉与纳米锌粉的摩尔质量比为100∶1.0-5；纳米铜锌粉也可以直接用络合还原法用锌还原氨水络合的铜盐来制备。

(2)将纳米铜粉和纳米锌粉按比例混合搅拌均匀；

(3)在混合搅拌均匀的纳米铜锌粉中加入一定量的抗氧化剂和分散剂的水溶液，混合搅拌均匀，抗氧化剂和分散剂的重量为纳米铜锌粉总重量的0.1-1％，抗氧化剂和分散剂的水溶液浓度为0.1-5克/升；

(4)把上述已添加抗氧化剂和分散剂水溶液的纳米铜锌粉放入烘箱中烤干水分；

(5)烤干水分后加入少量机油，搅拌均匀，再放入烘箱中烘干；

(6)以超声波振动法把烘干后的纳米铜锌粉4.5-9克分散在150毫升SEA 10W级汽车机油中。

2.根据权力要求1的铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，其特征是，所说的纳米铜粉和纳米锌粉的颗粒度均小于100纳米，纯度高于99.5％。

3.根据权力要求1的铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，其特征是，将纳米铜粉和纳米锌粉按比例在球磨机中混合搅拌均匀，搅拌罐中采用不同直径的玛瑙球搅拌，搅拌温度为室温，搅拌时间为2-5小时。

4.根据权力要求1的铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，其特征是，所用的抗氧化剂为抗坏血酸、二苯胺、硫化聚烯烃等。分散剂为聚乙二醇、失水山梨醇油酸脂、乳化OP(聚乙二醇辛基苯基醚)等。

5.根据权力要求1的铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，其特征是，已添加抗氧化剂和分散剂水溶液的纳米铜锌粉在烘箱中氩气保护下烤干水分，烘干温度为40-60℃，时间为3-6小时。

6.根据权力要求1或5的铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，其特征是，纳米铜锌粉在烘箱中烘干水分后加入适量的SAE 10W级机油，每公斤纳米铜锌粉中加入30-60毫升机油，搅拌均匀后在烘箱中氩气保护下于40-60℃烘烤3-8小时。

7.烘干的纳米铜锌粉呈红褐色、易分散且不易起粉尘可以真空封装或放入充氩气的容器中保存，以备配制铜锌纳米润滑护理剂。

8.根据权力要求1或7的铜锌纳米润滑护理剂的制备方法，其特征是，以超声波振动法把烘干后的纳米铜锌粉4.5-9克分散在150毫升SEA 10W级汽车机油中。超声波发生器的功率为50-150瓦，超声波振动时间为20-60分钟，以达到纳米铜锌粉颗粒在机油中能分散而无团聚。