一种低载荷润滑油的制作方法

本发明涉及一种低载荷润滑油，主要应用于微电机及其它精密仪器中含油轴承的润滑，属于润滑油及润滑油添加剂技术领域。

背景技术：

随着世界经济的发展和人民生活水平的提高，微型电机的用量与日俱增，尤其是在汽车及家电领域内得到广泛应用。但是，微型电机运行过程中，由于钢轴在转动时与轴承产生摩擦，引起噪音和磨损进而出现电机使用寿命缩短等问题。一般微型电机使用的含油轴承具有多孔结构，主要由铁、铜、铅、锌以及碳等粉末为原料经过烧结压制而成，润滑油通过注入到多孔中，在非运转状态，润滑油充满其孔隙；运转时，轴回转因摩擦而发热，轴瓦热膨胀使孔隙减小，于是，润滑油溢出，进入轴承间隙；当轴停止转动后，轴瓦冷却，孔隙恢复，润滑油又被吸回孔隙而实现终身润滑。现代微型电机产品具有向高性能、小体积方向发展的趋势，越来越高的转速对润滑油提出了更高的要求。

专利US19950413306提供的一种用于微电机中含油轴承的润滑油组合物，主要包括基础油和含有至少一种具有12～30碳原子烃基的亚磷酸氢二烃酯和磷酸三烃酯中选择的化合物，用来降低摩擦系数和改善对轴承材料的适应性；专利JP2007046030A公开了一种含油轴承用润滑剂，其使用1～100％质量分数离子液体配合含磷润滑剂配制的含油轴承组合物，具有蒸汽压低、着火危险性小、耐热性优异、防静电等优点，然而由于离子液体的加入，导致润滑剂产品的低温性能差，无法在较低温度下保持流动状态；专利CN103666691A公布了一种高速电机轴承润滑油，采用低粘度的PAO作为基础油，使用硫磷丁辛伯烷基锌盐作为抗磨剂加上其余添加剂组合而成，具有较好的润滑性和极压抗磨性；其中，硫磷丁辛伯烷基锌盐虽然有很好的极压性能，然而其热稳定性和水解稳定性不好。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种低载荷润滑油，能够生成均匀且稳定的保护膜隔开摩擦副表面，从而提高润滑油的抗磨性能，降低并稳定摩擦系数。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种低载荷润滑油，其中包含有咪唑啉衍生物和含磷无灰抗磨剂。

按上述方案，所述低载荷润滑油中，咪唑啉衍生物和含磷无灰抗磨剂的添加质量百分比以低载荷润滑油中的基础油为基准计，分别为0.2～2％和0.2～5％。

按上述方案，所述的咪唑啉衍生物，其结构通式如式Ⅰ所示：

其中，R₁选自C₄～C₁₈烷基，R₂选自-NH₂或者-OH。

优选地，所述的咪唑啉衍生物主要包括1-羟乙基-2-月桂基咪唑啉、1-羟乙基-2-油基咪唑啉、1-羟乙基-2-十八烷基咪唑啉、1-氨基乙基-2-月桂基咪唑啉、1-氨基乙基-2-油基咪唑啉、1-氨基乙基-2-十八烷基咪唑啉等，可以选自其中的任意一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，所述的含磷无灰抗磨剂主要包括亚磷酸酯、磷酸酯、膦酸酯、硫代磷酸酯中的一种或者几种混合物。

优选地，所述的含磷无灰抗磨剂的结构通式如式Ⅱ中所示：

其中，R选自H、C₂～C₂₀烷基、苯基或者C₁～C₅烷基化苯基。

优选地，所述的含磷无灰抗磨剂主要选自亚磷酸二正丁酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三壬苯基酯、亚磷酸三苯基酯、亚磷酸三异丙基酯、亚磷酸三异辛基酯、亚磷酸三月桂基酯、亚磷酸三异癸基酯、亚磷酸二苯基异癸基酯、亚磷酸乙基己基二苯酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸三(丙基苯基)酯、二乙基磷酸酯、二丁基磷酸酯、二-2-乙基己基磷酸酯、二-十二烷基磷酸酯、二月桂基磷酸酯、二油基磷酸酯、二-十八烷基磷酸酯、二正丁基己基膦酸酯、二正丁基苯基膦酸酯、二乙基苯基膦酸酯、硫代磷酸三苯酯、硫代磷酸二-2-乙基己基酯、硫代磷酸二-2-十二烷基酯、丁基三苯基硫代磷酸酯等中的任意一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，所述的低载荷为50～300N。

本发明提供一种低载荷润滑油的配方。该低载荷润滑油的配方，按质量份数计为：基础油100份，含磷无灰抗磨剂0.2～5份，咪唑啉衍生物0.2～2份，抗氧剂0.1～1份，抗泡剂0.01～0.05份，粘度指数改进剂2～8份。

按上述方案，所述基础油为烃类基础油。具体地，所述基础油主要包括美国石油协会分类中的Ⅲ类或Ⅳ类(PAO)基础油，可以选自其中的任意一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，所述的抗氧剂为酚类抗氧剂，主要包括T502、T502A、T504、Irganox L115、Irganox L130、Irganox L134、Irganox L135等型号，可以选自其中的任意一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，所述的抗泡剂为复合抗泡剂，为硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂的混合物。该复合抗泡剂可以选自T921和T922等型号中的任意一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，所述的粘度指数改进剂为聚烷基甲基丙烯酸酯(PAMA)，主要包括Viscoplex 8-310、Viscoplex 12-413、Viscoplex 8-400等型号，可以选自其中的任意一种或几种按任意比例的混合物。

本发明还提供上述低载荷润滑油的制备方法，主要步骤如下：

1)按质量份数计，称取基础油100份，含磷无灰抗磨剂0.2～5份，咪唑啉衍生物0.2～2份，抗氧剂0.1～1份，抗泡剂0.01～0.05份，粘度指数改进剂2～8份，备用；

2)将基础油加热至50～70℃，分别加入抗氧剂、咪唑啉衍生物、抗泡剂、含磷无灰抗磨剂以及粘度指数改进剂；所得混合物保持在50～70℃混合溶解均匀，即可得到低载荷润滑油成品。

本发明所述低载荷润滑油主要针对含油轴承低载荷的要求，可适用各种车用和家用微型电机如振动马达、光驱马达、散热风扇马达、玩具马达中的含油轴承的润滑，同时电子精密仪器的轴心及齿轮中心孔、散热风扇的轴芯、低温环境的等低载荷的微型轴承的终身润滑也可以使用本发明产品。

本发明的基本原理：摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值，它是和表面的粗糙度有关，而和接触面积的大小无关；滑动摩擦力是两物体相互接触发生相对滑动而产生的，一般来说，相同载荷的情况下，摩擦系数越大则动摩擦力越大。在本发明中复合使用咪唑啉衍生物和含磷无灰抗磨剂，咪唑啉衍生物的五元杂环中含有两个氮原子，在金属表面能形成动态吸附；而含磷无灰抗磨剂能与Ca²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等离子发生螯合作用，在金属表面形成络合物沉淀膜，膜的强度较大，但很难完全覆盖整个金属表面。本发明中，咪唑啉衍生物和含磷无灰抗磨剂的共同使用可以达到优势互补的作用，既可以增强保护膜的强度又可以最大限度地保持膜的完整性，保证摩擦表面相对光滑，有效降低摩擦系数并保持摩擦过程的相对稳定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过含磷无灰抗磨剂与咪唑啉衍生物的协和作用，二者可以在摩擦副表面的吸附，然后在边界条件下发生物理和化学变化，生成均匀且稳定的保护膜隔开摩擦副表面，提高润滑油的抗磨性能，降低并稳定摩擦系数。

2、本发明所述的低载荷润滑油针对低载荷的特点，通过利用不同添加剂之间的协同作用在降低摩擦系数的同时并保持摩擦系数的稳定，抗磨性质得到有效改善，摩擦系数可降低至0.08～0.1，大幅度降低摩擦副表面的磨损，稳定微型电机运行过程中的电流，降低噪音，延长微型电机的使用寿命。

3、本发明所述低载荷润滑油制造方法简单，且质量高，可以含浸于含油轴承应用于微型电机领域，延长电机的使用周期，而且能在低温环境中使用。

附图说明

图1为实施例1中的润滑油的摩擦系数曲线，其中A曲线代表PAO4基础油，B曲线代表国外某品牌含油轴承专用油样品，C曲线代表实施例1所制备的润滑油成品。

图2为实施例2中的润滑油的摩擦系数曲线，其中A曲线代表PAO4和YUBASE6混合基础油样，B曲线代表实施例2所制备的润滑油成品。

图3为实施例3中的润滑油的摩擦系数曲线，其中A曲线代表YUBASE 6基础油样，B曲线代表实施例3所制备的润滑油成品。

其中，摩擦系数的测试条件为：载荷200N，频率50Hz，振幅1.0mm，时间为2小时。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种低载荷润滑油的配方，按质量分数计为：PAO4基础油(100度粘度为4mm²s^-1)100份，硫代磷酸三苯酯2份，1-羟乙基-2-十八烷基咪唑啉0.4份，抗氧剂T502A 0.2份，抗泡剂T921 0.01份，粘度指数改进剂Viscoplex 8-400 5份。

上述低载荷润滑油的制备方法：称取PAO4基础油(100度粘度为4mm²s^-1)1000克加热至60℃，分别加入2gT502A、4克1-羟乙基-2-十八烷基咪唑啉、0.1克T921、20克硫代磷酸三苯酯和50克Viscoplex 8-400，保持60℃搅拌至各组分完全溶解均匀，所得的浅色均匀油样，即为低载荷润滑油成品。

将本实施例所述低载荷润滑油成品与PAO4基础油进行摩擦系数对比测试，结果如图1所示，本实施例所述低载荷润滑油在经过一段时间的磨合后测得其摩擦系数为0.07～0.08并保持很稳定(如图1，曲线C)，而相同条件下测得PAO4基础油摩擦系数约为0.16～0.21(如图1，曲线A)；同时，选取国外某品牌含油轴承专用油样品，在相同条件下测得其摩擦系数为0.12～0.15(如图1，曲线B)，较本实施例所述低载荷润滑油摩擦系数高且波动较大。

实施例2

一种低载荷润滑油的配方，按质量分数计为：PAO4基础油50份，YUBASE 6(Ⅲ类加氢基础油，100度粘度为6mm²s^-1)50份，亚磷酸二正丁酯4.5份，1-氨基乙基-2-油基咪唑啉0.5份，抗氧剂Irganox L135 0.8份，抗泡剂T922 0.02份，粘度指数改进剂Viscoplex 8-310 3份。

上述低载荷润滑油的制备方法：称取PAO4基础油和YUBASE 6各500克混合加热至60℃，分别加入8g Irganox L135、5克1-氨基乙基-2-油基咪唑啉、0.2克T922、45克亚磷酸二正丁酯和30克Viscoplex 8-310，保持60℃搅拌至各组分完全溶解均匀，所得的浅色均匀油样，即为低载荷润滑油成品。

将本实施例所述低载荷润滑油成品与PAO4和YUBASE 6混合基础油样进行摩擦系数对比测试，结果如图1所示，本实施例所述低载荷润滑油成品测得其摩擦系数为0.08～0.09并保持稳定(如图2，曲线B)，而相同条件下测得混合基础油摩擦系数约为0.17～0.2(如图2，曲线A)。

实施例3

一种低载荷润滑油的配方，按质量分数计为：YUBASE 6 100份，磷酸三甲酚酯3份，1-氨基乙基-2-十八烷基咪唑啉1.6份，抗氧剂Irganox L115 0.3份，抗泡剂T922 0.04份，粘度指数改进剂Viscoplex 12-413 8份。

上述低载荷润滑油的制备方法：称取YUBASE 6 1000克混合加热至70℃，分别加入3g Irganox L115、16克1-氨基乙基-2-十八烷基咪唑啉、0.4克T922、30克磷酸三甲酚酯和80克Viscoplex 12-413，保持70℃搅拌至各组分完全溶解均匀，所得的浅色均匀油样，即为低载荷润滑油成品。

将本实施例所述低载荷润滑油成品与YUBASE 6油样进行摩擦系数对比测试，结果如图3所示，本实施例所述低载荷润滑油成品测得其摩擦系数为0.07～0.11并保持基本稳定(如图3，曲线B)，而相同条件下测得混合基础油摩擦系数约为0.17～0.22(如图3，曲线A)。

应用例

目前行业内有关于轴承油标准SH/T 0017-90，已经远远不能满足含油轴承对油品的要求，含油轴承专用油目前暂时还没有相关的国家标准和行业标准。在实际应用中，将实施例1所得低载荷润滑油应用于大连某企业生产的含油轴承中(含油率在18％以上)并将含油轴承应用于广州某微电机企业生产的直流永磁微电机中，具体参数为工作电压3V，功率1.5W，空载转速8800rpm。经过两个月的连续运转，此电机仍运转正常，运行电流维持在0.172～0.195A，距离5cm进行测试发现噪声在20～24分贝；同等条件下将附图1中B曲线代表的国外某品牌含油轴承专用油进行测试，运行电流和噪声分别为0.176～0.225A和22～32分贝，相比较而言，本发明所得润滑油产品电流和噪声降低的同时也更稳定；而后将应用有本实施例油样的微型电机装配到某品牌理发电推子上面，经过测定电推子工作稳定，寿命长，完全符合厂家要求。

综上所述，本发明主要针对含油轴承低载荷的要求，选取咪唑啉衍生物和含磷无灰抗磨剂进行复配改进抗磨性，尤其体现为降低摩擦系数和保持摩擦系数的稳定。一般的润滑油在低载荷下摩擦系数会在0.11～0.18之间波动，而本发明所述低载荷润滑油摩擦系数可以降低至0.07-0.08之间，良好的润滑性能保证了含油轴承在运转时电流及噪音的降低。当然，本发明中采用合适的基础油和辅助添加剂，同时保证了产品的低温性、抗氧性、抗泡性，并且不含任何金属及氯，对人体无害，符合环保要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。