纳米高抗磨润滑剂

摘要

本发明公开了一种纳米高抗磨润滑剂，包括基础油75SN、表面改性SnO纳米添加剂、减摩剂、抗氧化剂T202、分散剂FS101、助剂ZJ201，其中表面改性SnO纳米添加剂由SnCl2·2H2O溶于蒸馏水中，在超声波作用下，慢慢滴入氨水溶液中，得到固体微粒过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤固体微粒，在无水乙醇存在条件下超声分散，然后去除乙醇得到纳米级SnO微粒，再由SnO纳米微粒经化学纯石油醚和失水山梨醇单硬脂酸酯改性制得，减摩剂由叔十二碳硫醇与甲醛溶液在无水乙醇中合成中间产物，中间产物再与十二烯酸进行酯化反应制得。本发明具有添加剂用量少、抗磨性能好、粘度低、抗磨强度高的优点。

权利要求

1.一种纳米高抗磨润滑剂，以重量计，包括下列物质制成：

基础油75SN：90％～95％；表面改性SnO纳米添加剂：0.3％～5％；减摩剂：0.5％～

5％；抗氧化剂T202：1.5％～5％；分散剂FS101：0.5％～0.8％；助剂ZJ201：0.2％～

0.4％；

所述表面改性SnO纳米添加剂的制备方法为：将50gSnCl2·2H2O溶于200ml蒸馏水中，在超声波作用下，慢慢将35ml氨水滴入溶液中，得到固体微粒过滤，然后用去离子水洗涤，将获得的固体微粒再用无水乙醇洗后，在无水乙醇存在条件下超声分散，然后去除乙醇得到纳米级SnO微粒，然后加入无水乙醇80ml搅拌至浆状并置于容积为1000ml高压釜中，再加入无水乙醇350ml，同时加入15g化学纯石油醚和0.5g失水山梨醇单硬脂酸酯，将高压釜温度缓慢升至240℃，釜内压力7.5±0.5MPa，保温30分钟，使乙醇缓慢挥发；在高压釜中注入氮气至2.5MPa，再缓慢放出氮气，过滤干燥釜内的白色粉体即得表面改性SnO纳米添加剂；

所述减摩剂的制备方法为：第一步是在100ml无水乙醇溶剂中将25g叔十二碳硫醇与

50ml35％甲醛溶液反应，反应温度在50～60度中间，反应时间120分钟，合成中间产物；第二步是将中间产物与20g十二烯酸进行酯化反应，反应温度在80～90度，保温30分钟，酯化产物经分离、净化得到含多硫化烯烃的复合抗压减摩剂。

2.根据权利要求1所述的纳米高抗磨润滑剂，其特征是：所述表面改性SnO纳米添加剂为1％～3％。

3.根据权利要求1所述的纳米高抗磨润滑剂，其特征是：所述减摩剂为1％～3％。

4.根据权利要求1所述的纳米高抗磨润滑剂，其特征是：基础油75SN：92％；表面改性SnO纳米添加剂：2％；减摩剂：1.5％；抗氧化剂T202：3.8％；分散剂FS101：0.5％；助剂ZJ201：0.2％。

5.根据权利要求1、2、3或者4所述的纳米高抗磨润滑剂，其特征是：在所述润滑剂中加入气雾抛射剂后制成罐装气雾型润滑剂。

说明书

纳米高抗磨润滑剂

技术领域

[0001] 本发明涉及一种润滑剂，具体涉及一种纳米高抗磨润滑剂。

背景技术

[0002] 润滑剂产品一般是由基础油和添加不同配比的润滑油添加剂配制而成的。润滑油产品的性能不仅与选择的基础油有关，而且与所选添加剂种类及其配比关系更密切。虽然添加剂在润滑油产品内所占比例不多，但它对润滑产品性能在某种程度上起关健作用。

[0003] 目前，纳米材料作为润滑剂的添加剂主要有三种，即无机单质纳米粉体，纳米无机盐和纳米氧化物及氢氧化物。将纳米SnO用用润滑油添加剂以提高基础油的抗磨减磨性能，国外未见文献公开报道。国内只有后勤工程学院胡泽善等发表的一篇润滑油纳米SnO抗磨减摩添加剂的制备与摩擦学性能研究的公开报道，他们采用乙醇超临界流体干燥技术制备了粒径约10×50nm的SnO纳米粒子。在500SN基础油中添加SnO纳米粒子，利用四球试验机和环块试验机考察其摩擦学性能。试验结果表明，加入SnO纳米粒子后提高了基础油的抗磨性和承载能力，降低了摩擦系数；含最佳SnO纳米粒子量的润滑油承载能力最高；纳米粒子在摩擦表面的沉积是SnO纳米粒子改善润滑油摩擦学性能的内在机制。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种抗磨性好、粘度低并对环境友好的纳米高抗磨润滑剂。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明纳米高抗磨润滑剂，以重量计，包括下列物质制成：

[0006] 基础油75SN：90％～95％；表面改性SnO纳米添加剂：0.3％～5％；减摩剂：0.5％～5％；抗氧化剂T202：1.5％～5％；分散剂FS101：0.5％～0.8％；助剂ZJ201：
0.2％～0.4％；

[0007] 所述表面改性SnO纳米添加剂的制备方法为：将50gSnCl2·2H2O溶于200ml蒸馏水中，在超声波作用下，慢慢将35ml氨水滴入溶液中，得到固体微粒过滤，然后用去离子水洗涤，将获得的固体微粒再用无水乙醇洗后，在无水乙醇存在条件下超声分散，然后去除乙醇得到纳米级SnO微粒，然后加入无水乙醇80ml搅拌至浆状并置于容积为1000ml高压釜中，再加入无水乙醇350ml，同时加入15g化学纯石油醚和0.5g失水山梨醇单硬脂酸酯，将高压釜温度缓慢升至240℃，釜内压力7.5±0.5MPa，保温30分钟，使乙醇缓慢挥发；在高压釜中注入氮气至2.5MPa，再缓慢放出氮气，过滤干燥釜内的白色粉体即得表面改性SnO纳米添加剂；

[0008] 所述减摩剂的制备方法为：第一步是在100ml无水乙醇溶剂中将25g叔十二碳硫醇与50ml35％甲醛溶液反应，反应温度在50～60度中间，反应时间120分钟，合成中间产物；第二步是将中间产物与20g十二烯酸进行酯化反应，反应温度在80～90度，保温30分钟，酯化产物经分离、净化得到含多硫化烯烃的复合抗压减摩剂。

[0009] 表面改性SnO纳米添加剂优选的配比为：1％～3％；减摩剂优选的配比为：1％～3％。

[0010] 上述润滑剂最佳配比为：基础油75SN：92％；表面改性SnO纳米添加剂：2％；减摩剂：1.5％；抗氧化剂T202：3.8％；分散剂FS101：0.5％；助剂ZJ201：0.2％。

[0011] 在上述润滑剂中加入气雾抛射剂后可制成罐装气雾型润滑剂。

[0012] 由于上述技术方案以75SN为基础油，添加表面改性SnO纳米添加剂和减摩剂及其它辅助添加剂，因此，研制出的润滑剂具有SnO纳米添加剂用量少、抗磨性能好、粘度低(运2
动粘度16mm/s)、抗磨强度高(最大无卡咬负荷PB值达800N)的优点。润滑剂加入气雾抛射剂后，改变了传统的润滑剂加注方式，具有使用方便、清洁、节约的优点。

附图说明

[0013] 图1是基础油和1％SnO纳米添加剂油样摩擦系数随试验时间的变化曲线图；

[0014] 图2是本发明润滑剂中的SnO纳米添加剂添加量与最大无卡咬负荷PB值关系图；

[0015] 图3是不同载荷对基础油和1％表面改性SnO纳米添加剂油样的磨斑直径的影响关系图；

[0016] 图4是本发明中的减摩剂对润滑剂摩擦系数的影响关系图；

[0017] 图5是本发明中的减摩剂对润滑油承载能力的影响关系图；

[0018] 图6是本发明中的减摩剂和载荷对润滑油抗磨性能的影响关系图[0019] 图7是不同载荷对基础油和2％减摩剂油样的磨斑直径的影响关系图。

具体实施方式

[0020] 实施例1

[0021] 基础油75SN：900g；表面改性SnO纳米添加剂：5g；减摩剂：50g；抗氧化剂T202：33g；分散剂FS101：8g；助剂ZJ201：4g。

[0022] 实施例2

[0023] 基础油75SN：900g；表面改性SnO纳米添加剂：40g；减摩剂：40g；抗氧化剂T202：12g；分散剂FS101：6g；助剂ZJ201：2g。

[0024] 实施例3

[0025] 基础油75SN：910g；表面改性SnO纳米添加剂：50g；减摩剂：5g；抗氧化剂T202：25g；分散剂FS101：7g；助剂ZJ201：3g。

[0026] 实施例4

[0027] 基础油75SN：910g；表面改性SnO纳米添加剂：3g；减摩剂：30g；抗氧化剂T202：50g；分散剂FS101：5g；助剂ZJ201：2g。

[0028] 实施例5

[0029] 基础油75SN：920g；表面改性SnO纳米添加剂：20g；减摩剂：20g；抗氧化剂T202：31g；分散剂FS101：6g；助剂ZJ201：3g。

[0030] 实施例6

[0031] 基础油75SN：930g；表面改性SnO纳米添加剂：30g；减摩剂：10g；抗氧化剂T202：20g；分散剂FS101：8g；助剂ZJ201：2g。

[0032] 实施例7

[0033] 基础油75SN：940g；表面改性SnO纳米添加剂：20g；减摩剂：18g；抗氧化剂T202：15g；分散剂FS101：5g；助剂ZJ201：2g。

[0034] 实施例8

[0035] 基础油75SN：950g；表面改性SnO纳米添加剂：15g；减摩剂：15g；抗氧化剂T202：13g；分散剂FS101：5g；助剂ZJ201：2g。

[0036] 实施例9

[0037] 基础油75SN：920g；表面改性SnO纳米添加剂：20g；减摩剂：15g；抗氧化剂T202：38g；分散剂FS101：5g；助剂ZJ201：2g。

[0038] 本发明纳米高抗磨润滑剂技术指标如表1。

[0039] 表1：纳米高抗磨润滑剂技术指标：

[0040]项目 单位 质量指标 试验方法
运动粘度，40℃ Mm2/s 15±5 GB/T265
闪点(开口) ℃ ＞150 GB/T3536
水分 Wt％ 痕迹 GB/T260
倾点 ℃ ＜-5 GB/T3535
机械杂质 Wt％ ＜0.005 6B/T511
色度 号 ＜2 GB/T6540
腐蚀试验(100℃3h) 级 1 GB/T5096
介电强度(2.5mm) kv ＞1.2 GB/T507
最大无卡咬负荷(PB) N 800 GB/T3142

[0041] 实施例9与基础油75SN性能测试结果如表2。

[0042] 表2：实施例9与基础油75SN性能测试结果

[0043]测试项目 单位 75SN基础油 实施例9
运动粘度，40℃ Mm2/S 17 18
闪点(开口) ℃ 180 182
水分 Wt％ 未检出 未检出
倾点 ℃ -13 -14
机械杂质 Wt％ ＜0.002 ＜0.002
色度 号 1 ＜2
腐蚀试验(100℃3h) 级 1 1
介电强度(2.5mm) Kv ＞2.0 ＞2.0
最大无卡咬负荷(PB) N 240 862

[0044] 备注：本75SN基础油由韩国双龙公司提供。

[0045] 实施例1-9中的表面改性SnO纳米添加剂的制备方法为：将50gSnCl2·2H2O溶于200ml蒸馏水中，在超声波作用下，慢慢将35ml氨水滴入溶液中，得到固体微粒过滤，然后用去离子水洗涤，将获得的固体微粒再用无水乙醇洗后，在无水乙醇存在条件下超声分散，然后去除乙醇得到纳米级SnO微粒，然后加入无水乙醇80ml搅拌至浆状并置于容积为1000ml高压釜中，再加入无水乙醇350ml，同时加入15g化学纯石油醚和0.5g失水山梨醇单硬脂酸酯，将高压釜温度以4.5℃/min缓慢升至240℃，釜内压力7.5±0.5MPa，保温30分钟，使乙醇缓慢挥发；在高压釜中注入氮气至2.5MPa，再缓慢放出氮气，过滤干燥釜内的白色粉体即得表面改性SnO纳米添加剂。

[0046] 实施例1-9中的减摩剂的制备方法为：第一步是在100ml无水乙醇溶剂中将25g叔十二碳硫醇与50ml35％甲醛溶液反应，反应温度在50～60度中间，反应时间120分钟，合成中间产物；第二步是将中间产物与20g十二烯酸进行酯化反应，反应温度在80～90度，保温30分钟，酯化产物经分离、净化得到含多硫化烯烃的复合抗压减摩剂。

[0047] 在实施例1-9中加入丁烷、二甲醚等气雾抛射剂后可制成罐装气雾型润滑剂。气雾抛射剂的用量以达到罐装额定压力为准。

[0048] 本发明的原料易得，其中抗氧化剂T202的主要成分是硫磷丁锌醇锌盐，含P＞8.0％，含Zn＞8.5％，硫酸盐灰分＞25％；分散剂FS101主要成分是山梨糖醇单油酸酯；助剂ZJ201主要成分是二苄基二硫化物。

[0049] 本发明中表面改性SnO纳米添加剂的摩擦学性能评价：

[0050] 用MQ-800A型四球试验机来评价表面改性SnO纳米添加剂的承载能力和抗磨性能，电机转速为1450r/min，温度为室温。最大无卡咬负荷PB按照国标GB3142测定，试验30min后测定磨斑直径，所用钢球材料GCr15轴承钢，直径为12.7mm，硬度HRC为59～61。
在300N用HQ-1型环块试验机测摩3系数。其中环是淬火CrWMn钢环，直径为49.24mm，高为12.7mm，硬度HRC为62，表面粗糙度Ra＝0.27μm；块由45号钢制成，其尺寸为
12×6×4mm3，硬度HRC为44.8，表而粗糙度Ra＝0.35μm.环的转速为600r/min，试验所用基础油为75SN。

[0051] (1)表面改性SnO纳米添加剂对润滑油摩擦系数的影响：

[0052] 采用HQ-1型环块试验机考察了基础油和含1％表面改性SnO纳米添加剂的油样在300N负荷下摩擦系数随试验机时间的变化曲线，结果见图1。从图1可以看出，基础油的摩擦系数在起始阶段随摩擦时间的增长而增大，随后摩擦系数又有所降低。含1％表面改性SnO纳米添加剂油样的摩擦系数随时间增加没有明显变化，且含添加剂油样的摩擦系数较不加添加剂的基础油小。同图4数据比较可见，加入1％表面改性SnO纳米添加剂的油样的摩擦系数也小于含量2％减摩剂油样的摩擦系数。这表明，表面改性SnO纳米添加剂在润滑油中具有优良的减摩功能。

[0053] (2)表面改性SnO纳米添加剂添加量与最大无卡咬负荷PB值关系：

[0054] 由图2可见，含表面改性SnO纳米添加剂油样的PB值比不加添加剂的基础油的PB值明显要高，当添加剂量为1.5％时，含添加剂油样的PB值为800N，比基础油的PB值260N高约200％，这说明表面改性SnO纳米添加剂能显著提高润油的承载能力。从图2还可看出，该添加剂加入量存在一最大值，开始随添加剂加入量增加，含添加油样的承载能力，即PB值提高，而超过一定值，含添加剂油样的PB值反而稍有下降。

[0055] (3)不同载荷对基础油和含量1％表面改性SnO纳米添加剂油样的磨斑直径的影响：

[0056] 图3不同载荷下试验结果表明，磨斑直径随载荷增加而加大，但在同等载荷下，含添加剂油样的磨斑直径均比基础油的磨斑直径小，表明含该添加剂的油样在各种载荷下的抗磨性能均优于基础油，这说明该添加剂能显著提高基础油的抗磨性能。

[0057] (4)本发明中减摩剂对润滑剂摩擦系数的影响：

[0058] 基础油与含2％减摩剂油样的摩擦系数对比见图4，从图4可以看出，基础油的摩擦系数在起始阶段随摩擦时间的增长而增大，尔后摩擦系数又有所降低。含添加剂油样的摩擦系数随时间增加没有明显增大，且含添加剂油样的摩擦系数较不加添加剂的基础油小一些。这表明，该添加剂在润滑油中具有减摩功能。能有效减少因摩擦而产生的能量损耗。

[0059] (5)减摩剂对润滑油承载能力的影响：

[0060] 最大无卡咬负荷PB值是润滑油承载能力的体现。基础油和含不同量添加剂的PB值如图5所示。从图5可见，含添加剂油样的PB值比不加添加剂的基础油的PB值明显要高，当添加剂量为1.5％时，含量添加剂油样的PB值为620N，比基础油的PB值260N高约140％，这说明SCL添加剂能显著提高润滑油的承载能力。从图5还可看出，该添加剂加入量存在一最大值，开始随添加剂加入量增加，含添加剂油样的承载能力，即PB值提高，而超过一定值时含添加剂油样的PB值反而稍有下降，试验条件下降至560N，仍比基础油的PB值260N高出115％。此现象可能是过量的添加剂使所形成的抗磨膜中有机成分增大而降低了膜的强度，从而使其承载能力降低。

[0061] (6)减摩剂和载荷对润滑油抗磨性能的影响：

[0062] 减摩剂添加量对磨斑直径的影响见图6所示。图6所示结果表明，减摩剂的加入能显著减少磨斑直径，尤其是在低浓度下效果更加明显，如加入0.5％减摩剂，磨斑直径从0.75mm降至0.60mm，降低20％。

[0063] (7)不同载荷对基础油和含2％减摩剂油样的磨斑直径的影响：

[0064] 图7不同载荷下试验结果表明，磨斑直径随载荷增加而加大，但在同等载荷下，含减摩剂油样的磨斑直径均比基础油的磨斑直径小，表明含该添加剂的油样在各种载荷下的抗磨性能均优于基础油，这说明该添加剂能显著提高基础油的抗磨性能。