专利名称：一种内燃机润滑油及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种润滑油及其制备方法，特别涉及一种内燃机润滑油及其制备方法。
背景技术：
润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起减摩、冷却、密封、缓冲、防锈、清洁和中和等作用。润滑油一般由基础油和添加剂组成， 其中基础油主要包括矿物油和合成油两大类，是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质；添加剂可弥补和改善基础油性能方面的不足，是润滑油的重要组成部分。内燃机用润滑油主要用于机动车行业。内燃机润滑油可以使两摩擦面之间形成润滑膜，变干摩擦为润滑油分子间的摩擦，达到减少运动部件摩擦、降低磨损的目的。因此，内燃机润滑油对于保证内燃机的正常运转，降低能耗、延长寿命，具有不可替代的作用。近年来，随着机动车行业的迅猛发展，内燃机在性能方面不断改进，输出功率不断增加，相应的，对内燃机润滑油的性能要求也越来越高，为此，将抗氧化剂、抗磨剂、摩擦改善剂(又名油性剂)、极压添加剂、清净剂、分散剂、泡沫抑制剂、防腐防锈剂、粘度指数增进剂等各种添加剂调和到润滑油中，改进或增强润滑油的性能，以满足内燃机性能对润滑油的要求。然而，大多数润滑油的使用寿命仍较短，一般使用5-8千公里就需要更换。内燃机润滑油的消耗较大，既加大运行成本，同时有害物排放多。并且更严厉的运行条件使内燃机机件磨耗大，内燃机动力不足，燃料消耗大，机动车使用时产生废气多，噪声大。随着人们对润滑油的研究领域不断深入，发现纳米材料作为添加剂可以赋予润滑油优良的性能。过去十几年来，纳米技术用于改善润滑油极压抗磨性的研究取得明显的进展。CN1218103A中介绍了纳米氢氧化稀土用作润滑油添加剂，但未对其效果进行说明； CN1362500A介绍了用一种硼酸盐和醋的混合物作为润滑油添加剂，但也未介绍抗磨效果。CN1891803B公开的内燃机用纳米润滑油，由铜纳米微粒、聚α烯烃合成油、二元醇双酯、多元醇酯、复合增粘剂、复合添加剂、抗泡剂组成，其制备方法是将合成油在调和釜中与二元醇双酯、多元醇酯、复合增粘剂、复合添加剂搅拌均勻后升温至55°C保持恒温，再均质调和4小时，然后依次加入铜纳米微粒、抗泡剂，再搅拌、均质2-3小时，使各组分物料经调和达到完全均质混合，停止加热，进行灌装。该内燃机用纳米润滑油采用了铜纳米微粒添加剂，可以修复汽缸壁，减小磨损、摩擦，使得添加了纳米粒子的润滑油寿命得以延长，换油期可达到5w公里，可延长内燃机的使用寿命2-3倍。然而，另一方面，由于铜是一种性质活泼的金属，也是一种催化剂，添加于润滑油中可能会加速润滑油的氧化酸败，特别在高温的汽缸内，润滑油的氧化酸败更容易发生。固该内燃机用纳米润滑油必须采用不容易被氧化酸败的合成油，而合成油价格较昂贵，是矿物油价格的5倍-250倍，该润滑油虽然换油期较长，但性价比不优越。并且，也没有足够的证据表明该内燃机用纳米润滑油可以解决内燃机动力不足的问题和尾气排放的问题。该润滑油的上述缺陷除了与单质纳米铜本身的性质有关外，也主要因为纳米颗粒具有较高的表面活性，在赋予添加剂优良性能的同时，也由于表面能极高，使得纳米粒子具有强烈的自团聚倾向，存在纳米微粒团聚的问题，纳米粒子不易或者很难溶于油，也很难稳定地分散于润滑油中，不仅在制备得到均质的纳米润滑油时困难重重，也使得纳米粒子所具备的优良性能难以一一展现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有内燃机润滑油中所普遍存在的使用寿命短、纳米粒子难以轻易添加至润滑油中的不足，提供一种改进的含有纳米粒子的内燃机润滑油。本发明的另一目的在于提供该内燃机润滑油的制备方法。使用本发明提供的方法，可以较轻易地将纳米粒子均质地调和于内燃机润滑油中，从而可使纳米粒子的优良性能得以充分发挥。为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案一种内燃机润滑油，包括稠化基础油、功能添加剂，还包括纳米粒子复合增效剂， 所述内燃机润滑油中，纳米粒子复合增效剂的重量百分比为3-15% ；所述纳米粒子复合增效剂由纳米粒子、石油磺酸钙、氨基硫代酯、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺、烷基二苯胺以及矿物基础油组成。上述内燃机润滑油中，是将纳米粒子作为复合增效剂应用于内燃机润滑油中，其中纳米粒子的粒径为lO-lOOnm，优选为10-60nm，在纳米粒子复合增效剂中各组分的协调作用下，纳米粒子可以稳定地均质混合于润滑油中，充分发挥纳米粒子的性能，不仅可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦，而且可以对摩擦表面进行一定程度的填补和修复，起到自修复作用。纳米粒子复合增效剂添加于润滑油中，与润滑油的组分起协同作用，使内燃机润滑油具备了耐高温、长期中和稳定性好、密封性好，可提高气缸压缩比，使燃油燃烧更充分，在降低燃油消耗的同时，减少尾气中有害气体排放。作为优选，上述内燃机润滑油中，所述纳米粒子复合增效剂的重量百分比优选为 8-13%。作为优选，上述内燃机润滑油中，所述纳米粒子复合增效剂中各组分的重量百分比为(纳米粒子复合增效剂中各组分占纳米粒子复合增效剂的比例)纳米粒子0.5-1. 5%石油磺酸钙5. 0-13.0%氨基硫代酯10. 0-15. 0%硼化聚异丁烯丁二酰亚胺25. 0-35. 0 %烷基二苯胺3. 0-16. 0 %矿物基础油35-50 %。优选的，上述内燃机润滑油中，所述纳米粒子复合增效剂各组分的重量百分比为纳米粒子1.0%石油磺酸钙5. 6%氨基硫代酯12.0%硼化聚异丁烯丁二酰亚胺35. 0 %烷基二苯胺10. 9%
矿物基础油35.5%。进一步的，上述内燃机润滑油中，所述纳米粒子是由10-60nm MoS2, ZnO和 Mg6Si4Oltl(OH)8组成的复合纳米粒子。该复合纳米粒子中，纳米Mc^2具有极小的摩擦系数， 在润滑过程中能较好地吸附在金属表面而且能在金属表面形成一层纳米保护润滑膜；纳米 ZnO具有良好的抗氧化性能；纳米Mg6Si4Oltl (OH)8具有良好的修复性能。在上述复合纳米粒子的协同作用下，不仅能够减少摩擦、磨损，而且能很好地吸附在金属表面、可以对摩擦表面进行一定程度的填补和修复，有助于延长发动机的使用寿命。并且该复合纳米粒子性质稳定，具有良好的抗氧化作用，能良好地适应抗高温、高负荷、高剪切及腐蚀性介质的工作环境，与润滑油添加剂的其它成分配合使用能具有良好的密封性能，能提高汽缸的压缩比， 使燃油燃烧更充分，有助于降低燃油消耗和降低尾气排放。优选的，上述内燃机润滑油中，所述复合纳米粒子中各组成成分的配比为 MoS2 ZnO Mg6Si4O10(OH)8 = (6-10) (0.5-1.5) (0.5-1.5)。上述内燃机润滑油中，所述稠化基础油是由矿物类基础油经增稠剂、降凝剂调合而成，其粘度级别可以为5W/40、10W/40或15W/40，也可以是其他所需粘度级别。上述内燃机润滑油中，所述矿物基础油可以是II类或III类基础油。上述内燃机润滑油中，所述增稠剂为聚甲基丙烯酸酯等常见增稠剂。上述内燃机润滑油中，所述降凝剂为聚α-烯烃等常见降凝剂。上述内燃机润滑油中，所述功能添加剂包括石油磺酸钙、二烷基二硫代磷酸锌、硫化烷基酚钙、二烷基二硫代胺基甲酸锌、双丁二酰亚胺以及甲基硅油。上述内燃机润滑油中，所述功能添加剂中各组成成分占内燃机润滑油的重量百分比例为石油磺酸钙1-3%二烷基二硫代磷酸锌1.5-3%硫化烷基酚钙0. 5-1. 2%二烷基二硫代胺基甲酸锌0. 8-1. 5%双丁二酰亚胺1-3%甲基硅油 0. 001-0. 002%。优选的，上述内燃机润滑油中，所述功能添加剂中各组成成分占内燃机润滑油的重量百分比例为石油磺酸钙2. 5%
二烷基二硫代磷酸锌2. 5 %硫化烷基酚钙1.0%二烷基二硫代胺基甲酸锌1. 0 %双丁二酰亚胺2.0%甲基硅油 0.002%。进一步的，所述功能添加剂中还包括DIA RIVER COMPANT, LTP公司生产的型号为 GP α 3000的添加剂，GP α 3000占内燃机润滑油的重量百分比例为2_8%。上述内燃机润滑油的一种制备方法，包括以下步骤(1)稠化基础油调合将矿物基础油与增稠剂、降凝剂混合，将基础油调至所需的
6粘度级别；(2)加入功能添加剂调合向步骤(1)所得稠化基础油中加入功能添加剂，在 50-60°C下搅拌调合30-50分钟；(3)加入纳米粒子复合增效剂调合制备纳米粒子复合增效剂，将制备的纳米粒子复合增效剂按比例加入步骤( 所得润滑油中，在30-50°C下混合20-40分钟；(4)脱水、过滤净化、包装。作为优选，上述内燃机润滑油的制备方法中，步骤(2)中的搅拌温度为55°C，搅拌时间为40分钟。作为优选，上述内燃机润滑油的制备方法中，步骤(3)中的混合温度为45-55°C。作为优选，上述内燃机润滑油的制备方法中，步骤(3)中所述制备纳米粒子复合增效剂的方法为将纳米粒子与矿物基础油混合均勻，再加入纳米粒子复合增效剂的其他组分，继续混合。混合方式优选通过胶磨机混合。上述内燃机润滑油的制备方法中，步骤(3)中制备纳米粒子复合增效剂时纳米粒子与、矿物基础油的混合方法为纳米粒子与矿物基础油在胶磨机中混合后再按比例加入纳米粒子复合增效剂的其他组分，在胶磨机中继续混合，再将混合物放入超声波分散器在 30-40°C温度下超声20-40分钟。上述内燃机润滑油的制备方法中，步骤C3)制备纳米粒子复合增效剂时超声混合后可以再进行胶磨混合。本发明所涉及的内燃机润滑油制备方法，有别于现有普通内燃机润滑油的技术特征包括(1)在内燃机润滑油的工艺配方中按3 15%的比例引入了一种特殊的纳米粒子复合增效剂；( 这种纳米粒子复合增效剂在内燃机润滑油中的调合是在现有普通内燃机润滑油的调合过程完成后，再将其调入，并且调合温度控制在30 50°C，搅拌时间为20 40分钟；C3)在制备纳米粒子复合增效剂时，是先将纳米粒子与矿物基础油按比例配料，混合均勻后再按比例加入纳米粒子复合增效剂的其他组分，继续混合；(4)混合方法优先选用胶磨机混合与超声混合相结合的方法。按照上述制备方法，可以避免纳米粒子发生团聚， 可以容易地将纳米粒子均质分散于内燃机润滑油中，充分发挥其功能。与现有技术相比，本发明的有益效果本发明的所涉及的内燃机润滑油在使用中具有以下有益的技术效果(1)润滑油寿命长，即换油期长，车辆行驶7 15万公里无需更换机油，可大量减少废机油的排放，节省资源。( 提高燃油效率2 10% (具体见试验例中负荷试验)。( 有效减少废气排放(具体见试验例中外特性排放试验及烟度试验)。 (4)延长发动机寿命。( 显著提高引擎动力。(6)降低内燃机噪声。
图1为是本发明所涉及的内燃机润滑油的生产工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。
实施例1本实施例列举的内燃机润滑油，包括稠化基础油、功能添加剂和纳米粒子复合增效剂，其中所述纳米粒子复合增效剂的重量百分比为8%，功能添加剂的重量百分比例见其各组分的比例，其余为稠化基础油；所述稠化基础油是由II、III类矿物基础油经增稠剂聚甲基丙烯酸酯、降凝剂聚 α -烯烃调合而成，其粘度级别为15W/40 ；所述功能添加剂中各组成成分占内燃机润滑油的重量百分比例为石油磺酸钙2. 5%二烷基二硫代磷酸锌2. 5 %硫化烷基酚钙1.0%二烷基二硫代胺基甲酸锌1. 0%双丁二酰亚胺2.0%甲基硅油0.002%GP α 30008%。其中，所述纳米粒子复合增效剂中各组分的重量百分比为纳米粒子1.0%石油磺酸钙5. 6%氨基硫代酯12.0%硼化聚异丁烯丁二酰亚胺35. 0 %烷基二苯胺10. 9%矿物基础油35.5%。上述纳米粒子是由粒径为10-60nm的MoS2、ZnO和Mg6Si4Oltl (OH) 8组成的复合纳米粒子，复合纳米粒子中各组成成分的质量比为Mc^2 ZnO Mg6Si4O10(OH)8 = 6 1. 5 1. 5ο本实施例内燃机润滑油的制备方法，包括以下步骤(1)稠化基础油按常规方法，将矿物基础油与增稠剂、降凝剂混合，将基础油调至15W/40的粘度级别；(2)加入功能添加剂调合按比例向步骤(1)所得稠化基础油中加入功能添加剂， 具体用量见表1，在55 °C下搅拌调合40分钟；(3)加入纳米粒子复合增效剂调合制备纳米粒子复合增效剂，将制备的纳米粒子复合增效剂按比例加入步骤( 所得润滑油中，制备纳米粒子复合增效剂的方法为将纳米粒子与矿物基础油按比例配料，通过胶磨机混合均勻后，再按比例加入纳米粒子复合增效剂的其他组分，重复上述过程一次后再将混合物放入超声波分散器在30-40°C温度下超声20分钟，超声后再进行胶磨混合；混合时间总长约60min ；(4)脱水、过滤净化、包装后得到产品。表1、润滑油中各组成成分的具体用量(单位kg)
权利要求
1.一种内燃机润滑油，包括稠化基础油、功能添加剂，其特征在于还包括纳米粒子复合增效剂，所述内燃机润滑油中，纳米粒子复合增效剂的重量百分比为3-15% ；所述纳米粒子复合增效剂由纳米粒子、石油磺酸钙、氨基硫代酯、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺、烷基二苯胺以及矿物基础油组成。
2.根据权利要求1所述的内燃机润滑油，其特征在于所述纳米粒子复合增效剂的重量百分比为8-13%。
3.根据权利要求1所述的内燃机润滑油，其特征在于所述纳米粒子复合增效剂各组分的重量百分比为纳米粒子0. 5-1. 5%石油磺酸钙5. 0-13.0%氨基硫代酯10. 0-15.0%硼化聚异丁烯丁二酰亚胺25. 0-35. 0%烷基二苯胺3. 0-16. 0%矿物基础油35-50%。
4.根据权利要求3所述的内燃机润滑油，其特征在于所述纳米粒子复合增效剂中各组分的重量百分比为纳米粒子1.0%石油磺酸钙5. 6%氨基硫代酯12. 0%硼化聚异丁烯丁二酰亚胺35. 0%烷基二苯胺10.9%矿物基础油35.5%。
5.根据权利要求3所述的内燃机润滑油，其特征在于所述纳米粒子是由Mo&、ZnO和 Mg6Si4Oltl(OH)8组成的复合纳米粒子。
6.根据权利要求5所述的内燃机润滑油，其特征在于所述复合纳米粒子中各组成成分的配比为 MoS2 ZnO Mg6Si4O10(OH)8=(6-10) (0.5-1.5) ((0.5-1.5)。
7.根据权利要求1所述的内燃机润滑油，其特征在于所述功能添加剂包括石油磺酸钙、二烷基二硫代磷酸锌、硫化烷基酚钙、二烷基二硫代胺基甲酸锌、双丁二酰亚胺以及甲基硅油。
8.根据权利要求7所述的内燃机润滑油，其特征在于所述功能添加剂中各组成成分占内燃机润滑油的重量百分比例为石油磺酸钙1-3%二烷基二硫代磷酸锌1. 2-3%硫化烷基酚钙0. 5-1. 2%二烷基二硫代胺基甲酸锌0. 8-1. 5%双丁二酰亚胺1-3%甲基硅油 0. 001-0. 002% O
9.根据权利要求8所述的内燃机润滑油，其特征在于所述功能添加剂中各组成成分占内燃机润滑油的重量百分比例为石油磺酸钙2. 5%二烷基二硫代磷酸锌2. 5%硫化烷基酚钙1. 0%二烷基二硫代胺基甲酸锌1. 0%双丁二酰亚胺2.0%甲基硅油0. 002%。
10.根据权利要求8所述的内燃机润滑油，其特征在于所述功能添加剂中还包括GP α 3000, GP α 3000占内燃机润滑油的重量百分比例为2_8%。
11.一种权利要求1-10任意一项内燃机润滑油的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)稠化基础油调合将矿物基础油与增稠剂、降凝剂混合，将基础油调至所需要的粘度级别；(2)加入功能添加剂调合步骤(1)所得稠化基础油中加入功能添加剂，在50-60°C下搅拌调合30-50分钟；(3)加入纳米粒子复合增效剂调合制备纳米粒子复合增效剂，将制备的纳米粒子复合增效剂按比例加入步骤( 所得润滑油中，在30-50°C下混合20-40分钟；(4)脱水、过滤净化、包装。
12.根据权利要求11所述的内燃机润滑油的制备方法，其特征在于步骤O)中的搅拌温度为^°C，搅拌时间为40分钟。
13.根据权利要求11所述的内燃机润滑油的制备方法，其特征在于步骤(3)中的混合温度为45-50°C。
14.根据权利要求11所述的内燃机润滑油的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述制备纳米粒子复合增效剂的方法为将纳米粒子与矿物基础油混合均勻，再加入纳米粒子复合增效剂的其他组分，继续混合。
15.根据权利要求14所述的内燃机润滑油的制备方法，其特征在于步骤(3)中制备纳米粒子复合增效剂的混合方法为通过胶磨机混合。
16.根据权利要求15所述的内燃机润滑油的制备方法，其特征在于步骤(3)中制备纳米粒子复合增效剂的混合方法为继续混合后再将混合物放入超声波分散器在30-40°C 温度下超声20-40分钟。
17.根据权利要求16所述的内燃机润滑油的制备方法，其特征在于步骤(3)中制备纳米粒子复合增效剂的混合方法为超声后在胶磨机中继续混合。
全文摘要
本发明涉及一种内燃机润滑油及其制备方法。本发明的内燃机润滑油，包括稠化基础油、功能添加剂，还包括纳米粒子复合增效剂，所述内燃机润滑油中，纳米粒子复合增效剂的重量百分比为3-15％。本发明所涉及的内燃机润滑油制备方法，包括稠化基础油调合、加入功能添加剂调合、加入纳米粒子复合增效剂调合、脱水、过滤净化、包装。本发明的内燃机润滑油在使用中具有以下技术效果(1)车辆行驶7～15万公里无需更换机油，大量减少废机油的排放，节省资源。(2)提高燃油效率2～10％。(3)有效减少废气排放。(4)延长发动机寿命。(5)显著提高引擎动力。(6)降低内燃机噪声。
文档编号C10M169/06GK102295978SQ201110204899
公开日2011年12月28日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者张红良, 艾雅康 申请人:四川力达士石油化工有限公司