一种含纳米稀土氧化物的润滑脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于润滑技术领域，涉及一种润滑脂及其制备方法，具体涉及一种添加稀 土氧化物的润滑脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳米技术是新世纪的新兴技术，应用于环境、材料、通讯和加工等多个领域。纳米 材料更是受到各个国家的关注，而在我国经济的可持续发展观念的推动下，纳米材料的相 关研究开创了一个新的篇章。经过各个学科的技术交叉研究，如何运用纳米材料和开发新 型纳米材料的改性工作备受热议。由于我国的稀土资源丰富，不少科研人员将纳米技术引 入稀土工业领域。
[0003] 崔瑞敏等人在《化学与粘合》中发表了《稀土元素在润滑添加剂中的应用》，表明纳 米稀土化合物具有某种特殊晶体结构，纳米颗粒在摩擦表面形成塑性流动，表现出良好的 极压抗磨减摩性能。Sliney研究发现氧化镧和氧化铈在高温下摩擦系数大幅下降，表明少 量的稀土氧化物作为润滑油脂添加剂，起到很好的抗极压和减磨作用。
[0004] 在润滑油中加入纳米稀土氧化物已有研究。毛健等人在机械工程材料期刊中发表 纳米Ce02颗粒形貌对润滑油摩擦性能的影响的文章对不同形貌的纳米稀土氧化物进行探 讨研究，氧化铈具有立方萤石结构，不同纳米颗粒粒径的氧化铈加入润滑油中，摩擦效果不 同。专利CN 101955836 A《一种球形纳米稀土氧化物润滑油添加剂及其制备方法》，介绍了 一种长链羧酸表面包覆类球形稀土氧化物，在液体石蜡中的摩擦效果优良，该发明也只是 在润滑油中加入纳米稀土氧化物。何忠义等人在稀土期刊中发表的表面修饰纳米Ce〇2的摩 擦学性能研究，该项研究是以天然菜籽油为基础油，润滑油添加剂为苯并三氮唑乙酸表面 修饰的纳米Ce〇2，经表面修饰的纳米Ce〇2具有明显的抗磨效果。
[0005] 在润滑脂中加入纳米材料添加剂也有研究。专利CN 101205495 A《一种复合纳米 微粒、含有它的润滑脂及其制法》，发明了一种二硫代二唑硫酮与丁氧基三乙二醇的方应物 和LaF 3的复合纳米颗粒，加入润滑脂后，其摩擦效果显著。专利CN 102911774 A《一种含纳 米碳管的润滑脂及其制备方法》，以膨润土作为稠化剂，基础油为精制矿物油和合成油，添 加纳米碳管的润滑脂，提高了抗磨性能。对于其他纳米材料添加剂，专利CN 102492523 A介 绍了一种混合纳米润滑脂添加剂及其应用，阐述了其他类型无机纳米添加剂，Cu、A1、A120 3 等金属粉末组成的纳米复合添加剂，表明了无机粉末也能加入润滑脂中起到良好摩擦效 果。含氮修饰的纳米稀土氧化物的摩擦学性能研究的论文中对经表面修饰的纳米Ce〇2和纳 米La 203在柴油机和锂基脂中的摩擦学性能进行了研究。然而，经过修饰的纳米稀土氧化物， 其结构不稳定、易沉聚;在某种特定工况或特殊要求下才需进行修饰，应用范围有限。另外， 在润滑脂的皂化后加入添加剂，会造成添加剂分散不均匀、皂粒间混合程度小和润滑效果 不明显等问题。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术的不足，本发明在皂化前加入纳米稀土氧化物，利用不同的基 础油皂化形成锂基脂、钙基脂或锂钙基脂；从而提供一种含纳米稀土氧化物的润滑脂及其 制备方法。
[0007] 本发明涉及的一种含纳米稀土氧化物的润滑脂，润滑脂内的添加剂为纳米Ce〇2或 纳米La2〇3，纳米Ce〇2或纳米La2〇3在润滑脂中的质量百分比为0.01 %-1 %。
[0008] 进一步地，纳米Ce〇2或纳米La2〇3的粒度范围在20nm-50nm之间，纳米Ce〇2或纳米 La2〇3在润滑脂中的质量百分比为0.01 % -0.7 %。
[0009] 进一步，纳米Ce〇2或纳米La2〇3在润滑脂中的质量百分比为0.01%_0.4% ;并进一 步优选为0.01 % -0.1 %。润滑脂优选为锂基脂、钙基脂或锂钙基脂。
[0010] 这种含纳米稀土氧化物的润滑脂的制备方法，如下：
[0011] (1)预先计算基础油与稠化剂以5:1-7:1的比例混合，取稠化剂和1/3的基础油，再 加入纳米稀土氧化物，搅拌混合10 ± 2min，升温达到110 ± 3°C;
[0012] ⑵在向反应锅内通N2的情况下，根据物料量向反应物加入无机碱溶液，在110± 2 °C下皂化反应，反应物由液态变成固态，加入1/3的基础油，保持皂化反应1 ±0. lh;
[0013 ] (3)待反应物的状态不再改变，升温至150 ± 4°C，除水1 ± 0 · 1 h;
[0014] (4)待无水珠无水汽时，加入余油，升温至220±3°C，固态(稀状)反应物达到真溶 液状态，保持5-7分钟；自然冷却后，收集润滑脂。
[0015] 进一步地，这种含纳米稀土氧化物的润滑脂的制备方法，优选如下步骤：
[0016] (1)预先计算基础油与稠化剂以6:1的比例混合，取稠化剂和1/3的基础油，再加入 纳米稀土氧化物，搅拌混合l〇min，升温达到110°C;
[0017] ⑵在向反应锅内通沁的情况下，根据物料量向反应物加入LiOH溶液和/或Ca(0H)2 溶液，在110°C下皂化反应，反应物由液态变成固态，适时加入1/3的基础油，保持皂化反应 lh；
[0018] (3)待反应物的状态不再改变，升温至150°C，除水lh;
[0019] (4)待无水珠无水汽时，加入余油，升温至220°C，固态(稀状)反应物达到真溶液状 态，保持5分钟；自然冷却后，收集润滑脂，所得的润滑脂为锂基脂、妈基脂或锂钙基脂。
[0020] 基础油优选为菜籽油或废植物油，菜籽油事先经过过滤和脱色处理，废植物油事 先经过过滤、酸洗、碱洗、离心和脱色处理，稠化剂为膨润土或十二羟基硬脂酸。
[0021] 本发明有益效果明显：（1)在皂化成脂前加入纳米稀土氧化物，能充分分散添加 剂，增加纳米材料的混合程度;在形成皂粒时，有利纳米材料附着或分散；（2)重新利用了废 植物油或低价的纯菜籽油，降低了制造成本，易于实现工业化生产，是一种环境友好型的润 滑脂；（3)未经修饰的纳米稀土氧化物应用范围广，充分地利用了纳米稀土氧化物；（4)含纳 米稀土氧化物的润滑脂，有明显的抗磨减磨效果，极压值得到提高，热稳定性也更佳。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明以纯菜籽油作为基础油制备润滑脂的工艺流程图。
[0023] 图2是本发明以废植物油作为基础油制备润滑脂的工艺流程图。
[0024] 图3是纯菜籽油锂基脂的热重分析图。
[0025]图4是添加0.05%纳米Ce02的纯菜籽油锂基脂的热重分析图。
[0026] 图5是添加0.3%纳米Ce02的纯菜籽油锂基脂的热重分析图。
[0027] 图6是添加0.3%纳米La203的纯菜籽油锂基脂的热重分析图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结以具体实施例对本发明做进一步的说明，工艺流程图如图1和图2所示，图1 为以纯菜籽油为基础油制备润滑脂的工艺流程图，图2为以废植物油为基础油制备润滑脂 的工艺流程图。
[0029] -、实施例
[0030] 实例1:取纯一定量的菜籽油抽滤出去杂质，在110°C下加入活性炭进行脱色，得到 处理后的纯菜籽油。取60.165g该基础油，将1/3的基础油、10.289g十二羟基硬脂酸和 〇.〇〇7g的纳米Ce0 2预先混合10分钟，待油浴升温达到110°C，滴加氢氧化锂-氢氧化钙溶液。 通入氮气后，缓慢滴加该溶液，反应物状态由液态变成固态，适时加入1/3左右基础油，保持 皂化lh。待反应物状态不再改变，升温150°C除水lh。待无水珠无水汽时，加入余油，升温220 °C，固态(稀状)反应物达到真溶液状态，保持5分钟。自然冷却后，收集润滑脂。
[0031] 实例2:取纯一定量的菜籽油抽滤出去杂质，在110°C下加入活性炭进行脱色，得到 处理后的纯菜籽油。取60.392g该基础油，将1/3的基础油、10.392g十二羟基硬脂酸和 〇.〇35g的纳米Ce0 2预先混合10分钟，待油浴升温达到110°C，滴加氢氧化钙溶液。通入氮气 后，缓慢滴加该溶液，反应物状态由液态变成固态，适时加入1/3左右基础油，保持皂化lh