专利名称：微孔型复合添加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种复合添加剂，特别是一种微孔型亚微米和纳米复合添加剂，属于材料领域。
背景技术：
微米或纳米材料近年来被作为固体润滑剂广泛应用于润滑油中，其中如专利ZL98123519.0(纳米氟化稀土润滑油添加剂)公开了一种纳米润滑油添加剂，其配方为水溶性稀土无机盐10-20，分散剂10-30，司本-800.1-5，促进剂10-30，基础油40-60，氟化钠2-5，上述配方比例为重量百分比。该添加剂是通过化学方法在水浴中进行制备的。该专利通过对纳米氟化稀土进行表面修饰，改善了其在润滑油中的分散性能，利用氟化稀土本身的良好摩擦学性能以及其纳米尺度的良好摩擦副微隙导入功能，提高了该添加剂的抗磨和极压性能。然而，该专利描述的纳米氟化稀土颗粒，不具备微孔(储油)结构，因而一旦处于极压或无油润滑状态下，纳米颗粒的滚动效应将因缺少油性而钝化，其抗磨和极压效果将受到限制。此外，由于摩擦副表面粗糙度大小往往远大于纳米尺度而为亚微米尺度，该专利的单纯纳米尺度材料无法充分发挥其减摩、抗磨和极压性能。检索中尚未见有关具有微孔结构的亚微米和纳米固体润滑剂报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种微孔型亚微米和纳米复合添加剂，使其在极压或无油润滑状态下仍能提供油性润滑，以增强亚微米和纳米颗粒的滚动效应，同时，使亚微米尺度的本发明添加剂在油品中的抗沉积和分散性能大大提高，确保本发明微孔型添加剂中同时具备亚微米和纳米尺度---亚微米尺度用于大粗糙度表面以减摩，纳米尺度用于导入微隙以抗磨、极压和修复，亚微米尺度微孔添加剂若处极压状态还可进一步细化为纳米尺度，这样可极大程度地提高摩擦副的减摩、抗磨和极压性能。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明复合添加剂包含的组分及其重量百分比为稀土粉体1-10％，石墨粉体1-10％，分散剂1-20％，热媒油60-90％，全氟烃1-20％，余量助剂。其制备方法为1)将热媒油倒入加热容器中，加热并将分散剂倒入热媒中，通过齿轮泵循环搅拌直至分散剂均匀分布；2)停止加热，将稀土粉体均匀倒入热媒油中，通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；3)再加热，并加入全氟烃，利用齿轮泵的啮合作用产生超高压超高温摩擦化学反应，对细化后的稀土粉体进行机械化学处理；4)停止加热，并加入助剂和石墨粉体，循环搅拌，直至分散均匀。
稀土粉体是指粒度在100-500微米间的镧系金属元素中的一种或几种；石墨粒度在50-120纳米之间；分散剂选用硫化烷基酚钙，烷基水杨酸钙，高碱石油磺酸钙，聚异丁烯丁二酰亚胺；助剂选用磷酸酯或磷酸脂，硼酸盐；全氟烃是指全氟丙烷(CF3CF2CF3)、全氟丁烷(CF3CF2CF2CF3)、全氟己烷[CF3(CF2)4CF3]中的一种或几种。热媒油选用WD320型导热油。
本发明添加剂呈深棕色稠状液，可与润滑油和燃油互溶，在润滑油中的添加比例为1∶50，在燃油中的添加比例为1∶5000。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明添加剂中纳米石墨和助剂具有强化金属摩擦副表面并修复微裂纹的作用，与微孔亚微米和纳米稀土化合物(或络合物)复合后极压、抗磨减摩、节能、环保和修复效果更加明显。微孔亚微米和纳米稀土化合物(或络合物)结构的特点首先是能够更多地储存油剂，在极压状态下，该结构会通过变形释放油剂起到滚动润滑作用，其次，由于多孔结构材料相对实体材料密度较小，因而有很好的悬浮性能，在油品中的抗沉积能力大大加强，解决了亚微米尺度颗粒在油品中的分散和抗沉积能力，此外，由于本发明的添加剂的颗粒度在50-600纳米范围内均匀分布，因而，粒度大的颗粒可在大粗糙度表面起到滚动润滑作用，减小了摩擦力，当摩擦副处于极压状态时，大的稀土颗粒由于其剪切应力较小，又可进一步细化而起到极压保护作用，而颗粒度小的颗粒能够及时导入到微隙并填充到初始裂纹中起到抗磨、极压、修复和强化基体作用。此外，纳米稀土金属及其中间物颗粒在燃油燃烧中可形成炽热中心点，大大促进大、冷油滴的充分燃烧，进而提高燃油的燃烧效率和减少有害物生成量，起到节能与环保作用。
具体实施例方式
结合本发明的内容提供以下实施例
实施例1配方镧、铈10克，石墨粉体100克，分散剂异丁烯丁二酰亚胺200克，热媒油600克，全氟烃10克，助剂80克。按1∶50比例添加在润滑油中。制备方法为将600克热媒油倒入加热容器中，加热并将200克分散剂异丁烯丁二酰亚胺倒入热媒中，停止加热，通过泵体循环搅拌直至分散剂均匀分布；再将10克镧、铈金属粉体均匀倒入热媒油中，通过齿轮泵对粉体进行油浴细化处理；再加热并加入10克全氟烃，利用齿轮泵对细化后的稀土粉体进行机械化学处理；停止加热，并加入80克助剂和100克石墨，循环搅拌，直至分散均匀。
有益的效果将实施例1中的具有微孔结构的亚微米和纳米复合添加剂加入液体石蜡进行抗咬合、抗磨性能四球机实验，并与ZDDP极压添加剂进行比较，结果如表1所示。
表1 实施例1不同添加剂Pb值和抗磨性能(WSD)对比
实施例2配方镧、铈10克，石墨粉体10克，分散剂高碱石油磺酸钙10克，热媒油900克，全氟烃10克，助剂60克。按1∶50比例添加在润滑油中。制备方法为将900克热媒油倒入加热容器中，加热并将10克分散剂高碱石油磺酸钙倒入热媒中，停止加热，通过泵体循环搅拌直至分散剂均匀分布；再将10克镧、铈金属粉体均匀倒入热媒油中，通过齿轮泵对粉体进行油浴细化处理；再加热并加入10克全氟烃，利用齿轮泵对细化后的稀土粉体进行机械化学处理；停止加热，并加入60克助剂和10克石墨，循环搅拌，直至分散均匀。
有益的效果将实施例2中的具有微孔结构的亚微米和纳米复合添加剂加入液体石蜡进行抗咬合、抗磨性能四球机实验，并与ZDDP极压添加剂进行比较，结果如表2所示。
表2 实施例2不同添加剂Pb值和抗磨性能(WSD)对比
实施例3配方镧、铈20克，石墨粉体20克，分散剂烷基水杨酸钙50克，热媒油700克，全氟烃200克，助剂10克。按1∶5000比例添加在燃油中。制备方法为将700克热媒油倒入加热容器中，加热并将50克分散剂烷基水杨酸钙倒入热媒中，停止加热，通过泵体循环搅拌直至分散剂均匀分布；再将20克镧、铈金属粉体均匀倒入热媒油中，通过齿轮泵对粉体进行油浴细化处理；再加热并加入200克全氟烃，利用齿轮泵对细化后的稀土粉体进行机械化学处理；停止加热，并加入10克助剂和20克石墨，循环搅拌，直至分散均匀。
有益的效果将实施例3中的具有微孔结构的亚微米和纳米复合添加剂加入渣油燃料中进行了工业锅炉72小时空白对比燃烧实验，结果如表3所示。
表3 实施例3工业锅炉72小时空白对比燃烧实验结果
实施例4配方镧、铈100克，石墨粉体15克，分散剂硫化烷基酚钙100克，热媒油750克，全氟烃30克，助剂5克。按1∶5000比例添加在燃油中。制备方法为将750克热媒油倒入加热容器中，加热并将100克分散剂硫化烷基酚钙倒入热媒中，停止加热，通过泵体循环搅拌直至分散剂均匀分布；再将100克钕、铈金属粉体均匀倒入热媒油中，通过齿轮泵对粉体进行油浴细化处理；再加热并加入30克全氟烃，利用齿轮泵对细化后的稀土粉体进行机械化学处理；停止加热，并加入5克助剂和15克石墨，循环搅拌，直至分散均匀。
有益的效果将实施例4中的具有微孔结构的亚微米和纳米复合添加剂加入渣油燃料中进行了工业锅炉72小时空白对比燃烧实验，结果如表4所示。
表4 实施例4工业锅炉72小时空白对比燃烧实验结果
柴油机台架实验的节能与环保效果将实施例1和3中的具有微孔结构的亚微米和纳米复合添加剂分别按相应比例用于C498QD发动机的机油和柴油中，进行节能和环保空白对比性能实验，结果如表5所示。
表5 节能和环保空白对比性能实验结果
汽油机实车修复实验效果将实施例2和4中的具有微孔结构的亚微米和纳米复合添加剂分别按相应比例用于已磨损的2VQS发动机，对其修复性能进行实验，结果如表6所示。
表6 2VQS发动机修复性能实验结果
上述实验结果显示说明，本发明微孔型亚微米和纳米复合添加剂具有极佳的极压、抗磨减摩、节能、环保和修复效果，在工业上有很大应用前景。
权利要求
1.一种微孔型复合添加剂，其特征在于其包含的组分及其重量百分比为稀土粉体1-10％，石墨粉体1-10％，分散剂1-20％，热媒油60-90％，全氟烃1-20％，余量助剂。
2.根据权利要求1所述的微孔型复合添加剂，其特征是，所述的稀土粉体是指粒度在100-500微米间的镧系金属元素中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的微孔型复合添加剂，其特征是，所述的石墨粒度在50-120纳米之间。
4.根据权利要求1所述的微孔型复合添加剂，其特征是，所述的分散剂选用硫化烷基酚钙，烷基水杨酸钙，高碱石油磺酸钙，聚异丁烯丁二酰亚胺；热媒油选用WD320导热油。
5.根据权利要求1所述的微孔型复合添加剂，其特征是，所述的全氟烃是指全氟丙烷、全氟丁烷、全氟己烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的微孔型复合添加剂，其特征是，所述的添加剂呈深棕色稠状液，与润滑油和燃油互溶，在润滑油中的添加比例为1∶50，在燃油中的添加比例为1∶5000。
7.根据权利要求1所述的微孔型复合添加剂，其特征是，所述的助剂选用磷酸酯或磷酸脂，硼酸盐。
8.根据权利要求1所述的微孔型复合添加剂，其特征是，所述的添加剂的颗粒度在50-600纳米范围内均匀分布。
全文摘要
一种微孔型亚微米和纳米复合添加剂属于纳米材料领域。本发明包含的组分及其重量百分比为稀土粉体1－10％，石墨粉体1－10％，分散剂1－20％，热媒油60－90％，全氟烃1－20％，余量助剂。本发明添加剂中纳米石墨和助剂具有强化金属摩擦副表面并修复微裂纹的作用，与微孔亚微米和纳米稀土化合物(或络合物)复合后极压、抗磨减摩、节能、环保和修复效果更加明显。
文档编号C10M159/04GK1442470SQ03116170
公开日2003年9月17日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者于旭东 申请人:上海交通大学