一种节能柴油发动机润滑油及其制备方法与流程

本发明涉及一种富勒烯润滑油，属于复合材料技术领域，尤其涉及一种节能柴油发动机润滑油及其制备方法，具体适用于降低摩擦系数与磨损，且与基础油颜色保持一致。

背景技术：

发动机中30 %的能量消耗是在运动摩擦中消耗。发动机润滑油被视为发动机“血液”，降低润滑油的摩擦系数有助于提高燃油使用效率，特别是对大功率发动机，降低摩擦系数可直接带来节油，同时，提高发动机输出功率，继而提高发动机性能。

目前通常用的柴油发动机润滑油是CF－4和CH－4型，随着发动机功率的提高，对润滑油的要求也越来越高，柴油发动机对润滑油则有更高的要求，包括低摩擦系数、稳定性、颜色等要求。目前，润滑油改性添加剂主要是金属颗粒、石墨烯、碳纳米管等材料，其中，金属颗粒密度较大，一般都是大于3.0 g/cm³，其密度与润滑油相差较大，目前应用的不多，石墨烯和碳纳米管是最近发展的一种新的添加剂，但是这两种材料添加到润滑油中会让润滑油颜色变深，即使是几百个PPM的添加也会让润滑油变成深色，导致工作效率的降低。

公开号为CN101475866A，公开日为2009年7月8日的发明专利申请公开了一种含有高分散富勒烯(C₆₀)的润滑油的制备方法，其具体步骤是：首先将长链脂肪酸酰卤化，利用酰卤基团的活性与金属叠氮化合物反应，获得端基叠氮化的长链脂肪酸衍生物，然后利用叠氮基团与C₆₀反应，将端基叠氮化长链脂肪酸衍生物以共价键的形式连接到C₆₀表面，制备得到长链脂肪酸修饰的C₆₀，最后将长链脂肪酸修饰的C₆₀按一定配比分别加入到润滑油中，超声分散。虽然该设计能利用长链脂肪酸与润滑油分子相似相溶的性质使C₆₀良好分散，充分发挥C₆₀的自润滑作用，提升润滑性，但其仍旧具有以下缺陷：

该设计在将富勒烯加入润滑油前，需要对富勒烯进行很复杂的前期处理，不仅过程复杂，增加了操作难度，而且该前期处理属于化学反应，对富勒烯的结构产生破坏，对富勒烯的性能产生影响，导致其润滑性能下降，从而降低其润滑效果。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的制备过程复杂、润滑效果较弱的缺陷与问题，提供一种制备过程简单、润滑效果较强的节能柴油发动机润滑油及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种节能柴油发动机润滑油，包括基础油与富勒烯，所述基础油指柴油润滑油，且基础油、富勒烯相互混合；

所述节能柴油发动机润滑油的颜色与基础油的颜色一致；所述节能柴油发动机润滑油中，富勒烯均匀分散，其含量为0.01－0.2mg/ml，所述富勒烯指C60、C70或C60、C70任意配比的混杂物。

所述节能柴油发动机润滑油中，富勒烯的含量为0.1mg/ml。

所述基础油指CF－4或CH－4型柴油润滑油。

所述节能柴油发动机润滑油的摩擦系数较基础油的摩擦系数下降20－30%，磨损降低10－20%。

一种上述节能柴油发动机润滑油的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：

先通过球磨方式将富勒烯均匀分散到基础油中以得到中间油，中间油中富勒烯的含量为1－10mg/ml，再对中间油进行超声分散以获得所述节能柴油发动机润滑油，节能柴油发动机润滑油的颜色与基础油一致，节能柴油发动机润滑油中富勒烯均匀分散，富勒烯的含量为0.01－0.2mg/ml。

所述中间油中富勒烯的含量为5mg/ml，所述节能柴油发动机润滑油中富勒烯的含量为0.1mg/ml。

所述中间油的颜色呈现均匀一致。

所述节能柴油发动机润滑油、基础油的颜色均为浅黄色。

所述节能柴油发动机润滑油经1h台架测试，其相比基础油节油1－3%。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种节能柴油发动机润滑油及其制备方法中，最终产物节能柴油发动机润滑油由基础油、富勒烯制成，富勒烯为C60、C70或C60、C70任意配比的混杂物，富勒烯在最终产物中均匀分散，含量为0.01－0.2mg/ml，与基础油相比，不仅增强了润滑性，其摩擦系数较基础油的摩擦系数下降20－30%，磨损降低10－20%，而且分散稳定性较好，更关键的是，其与基础油的颜色一致，便于提高使用效率，尤其是换机油的效率。因此，本发明不仅润滑效果较强、分散稳定性较好，而且颜色较佳，利于提高使用效率。

2、本发明一种节能柴油发动机润滑油及其制备方法中，制备时，先通过球磨方式将富勒烯均匀分散到基础油中，再进行超声分散以获得最终产物节能柴油发动机润滑油，节能柴油发动机润滑油的颜色与基础油一致，节能柴油发动机润滑油中富勒烯均匀分散，整个制备过程，不仅流程清晰，操作难度较低，而且都属于物理反应，不会对富勒烯原本的结构与性能产生破坏，利于发挥其润滑功能。因此，本发明不仅制备过程简单，而且不会破坏富勒烯结构。

3、本发明一种节能柴油发动机润滑油及其制备方法中，制备时采取三个条件确保最终产物具备良好的分散稳定性，分别为富勒烯、球磨分散、超声分散，其中，富勒烯属于纳米级材料，其密度与基础油接近，这是富勒烯在基础油中能均匀分散且保持稳定的先天优势，同时，球磨分散能将富勒烯的团聚体分散以获得单个富勒烯颗粒，这是富勒烯在基础油中能均匀分散的前提，超声分散则是将富勒烯浓度进一步降低，从而获得所需浓度的最终的润滑油，避免静置时产生沉淀或分层，这是确保最终产品分散稳定的必需手段。因此，本发明的分散稳定性较强。

附图说明

图1是本发明中，节能柴油发动机润滑油、基础油在进行发动机台架测试时的输出功率和时间关系曲线。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种节能柴油发动机润滑油，包括相互混合的基础油、富勒烯，所述基础油指柴油润滑油；

所述富勒烯指C60、C70或C60、C70任意配比的混杂物；

所述节能柴油发动机润滑油中，富勒烯均匀分散，其含量为0.01－0.2mg/ml，且节能柴油发动机润滑油的颜色与基础油的颜色一致。

所述节能柴油发动机润滑油中，富勒烯的含量为0.1mg/ml。

所述基础油指CF－4或CH－4型柴油润滑油。

所述节能柴油发动机润滑油的摩擦系数较基础油的摩擦系数下降20－30%，磨损降低10－20%。

一种上述节能柴油发动机润滑油的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：

先通过球磨方式将富勒烯均匀分散到基础油中以得到中间油，中间油中富勒烯的含量为1－10mg/ml，再对中间油进行超声分散以获得所述节能柴油发动机润滑油，节能柴油发动机润滑油的颜色与基础油一致，节能柴油发动机润滑油中富勒烯均匀分散，富勒烯的含量为0.01－0.2mg/ml。

所述中间油中富勒烯的含量为5mg/ml，所述节能柴油发动机润滑油中富勒烯的含量为0.1mg/ml。

所述中间油的颜色呈现均匀一致。

所述节能柴油发动机润滑油、基础油的颜色均为浅黄色。

所述节能柴油发动机润滑油经1h台架测试，其相比基础油节油1－3%。

本发明的原理说明如下：

本发明一种节能柴油发动机润滑油及其制备方法中，节能柴油发动机润滑油含富勒烯，其属于纳米级材料，含量为0.01－0.2 mg/ml。节能柴油发动机润滑油不仅具有良好的分散性，同时，该润滑油颜色与基础油一致，以其作为发动机润滑可以带来明显的节油效果，节油在1－3%，减少发动机运动部件磨损，提高发动机输出功率。

一、产品：

本发明的产品是节能柴油发动机润滑油，它是在CF－4或CH－4型柴油润滑油的基础上，通过特定的工艺引入球形的富勒烯纳米颗粒（C60、C70 或两者混杂物），利用球形的富勒烯在金属材料表面摩擦时形成滚珠效应，降低金属表面摩擦消耗，同时，富勒烯与润滑油密度接近，富勒烯改性的基础油具有很好的分散稳定性。

含量为0.01－0.2 mg/ml的优点：在实际操作中，换润滑油是通过颜色判断来考虑，若改变润滑油的颜色，则换机油就很难判断，易降低工作效率，甚至会导致换错油造成事故。因此，柴油发动机润滑油对其颜色有特殊要求，而这里的含量除了考虑到均匀分散、降低摩擦系数的效果之外，还要考虑颜色，低于这个范围则节油效果差，高于这个范围则颜色会加深，影响其使用。

二、制备方法：

先通过球磨将富勒烯在基础油中球磨分散，再通过超声分散以得到所需浓度的最终产物节能柴油发动机润滑油，其使用时宜分装成能直接使用的油品。所述节能柴油发动机润滑油的摩擦系数较基础油的摩擦系数下降20－30%，同时，磨损降低10－20%，以节能柴油发动机润滑油为柴油发动机润滑油经1h测试，其相比基础油节油1－3%。

球磨分散：富勒烯原本就是球形的纳米颗粒，但从市场上买到的富勒烯材料，是富勒烯的团聚体，这个团聚体需要对其球磨分散，以获得单个富勒烯颗粒，球磨就是把团聚的分散开。球磨分散的结束可通过颜色判断决定，也可通过TEM观察富勒烯分散情况决定。

超声分散：超声分散是将富勒烯浓度进一步降低，以获得所需浓度的最终润滑油，起的是稀释分散的作用，超声分散不能将富勒烯的团聚体分散开以得到单个的富勒烯颗粒。

实施例1：

通过球磨方式将富勒烯（C60、C70或C60、C70任意配比的混杂物）均匀分散到基础油（CF－4或CH－4型柴油润滑油）中以得到中间油，中间油中富勒烯的含量为10mg/ml，再对中间油进行超声分散以获得最终产品节能柴油发动机润滑油，该节能柴油发动机润滑油的颜色与基础油一致，节能柴油发动机润滑油中富勒烯均匀分散，富勒烯的含量为0.2mg/ml。

将该节能柴油发动机润滑油加入康明斯发动机（B170 33）中进行台架测试，测试条件为额定转速2500r/min，运行1小时，测试结果显示，节能柴油发动机润滑油较基础油节油3.0 %（图1）。同时，采用四球机对比测试基础油和节能柴油发动机润滑油，测试温度为72 °C，摩擦相对转速为1200 r/min，测试时间为10 min，测试结果显示，本产品节能柴油发动机润滑油相比基础油摩擦系数下降30%，磨损降低20%。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

中间油中富勒烯的含量为1mg/ml，节能柴油发动机润滑油中富勒烯的含量为0.01mg/ml，测试结果显示，节能柴油发动机润滑油较基础油节油1%，相比基础油摩擦系数下降20%，磨损降低10%。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

中间油中富勒烯的含量为5mg/ml，节能柴油发动机润滑油中富勒烯的含量为0.1mg/ml，测试结果显示，节能柴油发动机润滑油较基础油节油2%，相比基础油摩擦系数下降25%，磨损降低15%。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

中间油中富勒烯的含量为3.3mg/ml，节能柴油发动机润滑油中富勒烯的含量为0.08mg/ml，测试结果显示，节能柴油发动机润滑油较基础油节油1.5%，相比基础油摩擦系数下降22%，磨损降低13%。

实施例5：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

中间油中富勒烯的含量为6.5mg/ml，节能柴油发动机润滑油中富勒烯的含量为0.13mg/ml，测试结果显示，节能柴油发动机润滑油较基础油节油2.3%，相比基础油摩擦系数下降26%，磨损降低17%。

实施例6：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

中间油中富勒烯的含量为8.2mg/ml，节能柴油发动机润滑油中富勒烯的含量为0.17mg/ml，测试结果显示，节能柴油发动机润滑油较基础油节油2.7%，相比基础油摩擦系数下降26%，磨损降低17%。