本发明涉及用于润滑油的一种摩擦改进剂，具体涉及一种环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂及其生产方法。
背景技术：
机械运转过程中，摩擦磨损是普遍存在的自然现象，摩擦损失了世界约三分之一的=能源，磨损是造成材料与设备破坏和失效的三种最主要的形式之一。现代摩擦研究表明，世界上能量的1/3-1/2是以各种形式浪费在摩擦损耗中，经济损失极大，以汽车为例，发动机发出的功率只有1/3传至地面，其余动力均消耗在自身摩擦中。减轻自身摩擦消耗，发动机的使用功率就可大大提高，从而达到节能的效果。除摩擦损耗外，各种机械的磨损时有发生。据有关资料表明，机械磨损造成的能源损失为摩擦损失的5-25倍。在机械运转部位添加减摩、抗磨剂来减轻机械磨损损失、延长机械寿命,增加有效作业时间都是节能的重要环节之一。
要防止机械部件过快的磨损，则需要在两个滑动表面间建立油膜，有足够厚度的油膜将相对滑动的机械部件表面隔开，就能达到减少磨损的目的。润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损的最有效技术，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，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油含有基础油和添加剂,摩擦改进剂是一种润滑油的添加剂,当普通基础油中加入摩擦改进剂用于运动部件之间时，从物理性能来看摩擦改进剂能显著降低接触表面的摩擦系数。摩擦改进剂通常含有极性基团，主要是通过极性基团吸附在金属表面，形成类似缓冲垫的保护膜将摩擦表面分隔开来达到减少磨损的效果；吸附膜又可以分为物理吸附以及化学吸附，物理吸附主要是靠分子间的作用力，而化学吸附则还通过发生化学反应将摩擦改进剂吸附在金属表面，使得吸附效果更好。常见的摩擦改进剂主要有羧酸及其衍生物、酰胺、酰亚胺、胺及其衍生物、磷及磷酸衍生物以及有机聚合物和有机金属化合物。目前实际应用中的摩擦改进剂主要有两种类型，一是有机摩擦改进剂，二是金属类尤其是有机金属钼类摩擦改进剂。有机摩擦改进剂通常分为以饱和脂肪酸、磷酸和硫代磷酸及含硫脂肪酸等为代表的化学反应膜类，和以长链羧酸、氨基化合物、酰亚胺等为代表的物理吸附膜类，以及以不饱和复合酯、异丁烯酸盐等为代表的形成聚合物类。有机金属钼类摩擦改进剂主要可以分为不含磷、硫类有机金属钼和含磷、硫类有机金属钼；常用的不含磷、硫有机钼主要是复杂的铝胺化合物，含磷、硫类有机金属钼主要是二烷基二硫代磷酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸钼等。
通过添加摩擦改进剂提升发动机润滑油的燃料经济性，有助于降低磨损节约能源，是未来发展的一个重要方向；然而，含有 S,P 等元素的摩擦改进剂虽然有优异的摩擦学性能，却会带来比较严重的腐蚀问题；有机金属钼类摩擦改进
剂虽然提升了油品的减摩性能，但是现有技术中的有机钼添加剂在极为苛刻的工作条件下，如高温和高载荷条件下性能不好，最大无卡咬负荷（PB）和抗胶合性也不令人满意。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂及其生产方法，该环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产过程安全环保、对环境无污染，生产得到的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂具有很强的抗磨减摩、承载和抗氧化性能，而且无腐蚀性，加入到润滑油中，能使润滑油具有很强的抗磨损作用，能使机械部件在各种苛刻条件下安全稳定的运转，而且不会给机械设备带来腐蚀问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法，生产方法步骤如下：
（1）按照钇粉: 钨粉为1:1的重量比将钇粉和钨粉混合均匀后投入反应釜中，然后在反应釜中加入钇粉和钨粉总重量45-55%的环烷混合搅拌均匀；
（2）加入反应釜中反应物料总重量4-10%的二烷基二硫代磷酸锌，然后升温至100-200℃，加入钇粉和钨粉总重量15-20%的硅粉、加入钇粉和钨粉总重量15-20%的钛粉以及加入钇粉和钨粉总重量10-15%的氢氧化钙，混合搅拌均匀，反应20-140小时；
（3）待反应物颜色变为红棕色后冷却至室温，静置20小时以上，过滤，滤液为透明红棕色成品，滤渣回收利用。
上述的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法，所述的钇粉和钨粉使用前粉碎成270-400目的粉末，所述的硅粉和钛粉使用前粉碎成120-200目的粉末。
上述的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法，所述的环烷为环烷油或含5-11个碳原子的环烷烃，包括环戊烷、环己烷、环辛烷、环十一烷等。所述的环烷油是以环烷烃为主要成分的石油馏分，相对密度0.89～0.95，闪点＞160 ℃，酸值＜0.1mgKOH／g，苯胺点66～82℃，流动点-40～-12℃，环烷油具有饱和环状碳链结构，具有低倾点，高密度、高粘度、无毒副作用等特点。
上述的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法所得到的产品。
本发明生产的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂是以钇粉、钨粉、环烷、二烷基二硫代磷酸锌、硅粉、钛粉以及氢氧化钙为原料生产得到的，该环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂具有很强的抗磨减摩作用，能使金属摩擦痕显著减少。本发明的环烷-钇钨钙摩擦改进剂相对于之前发明人研制出的发明名称为：“有机钨钼摩擦改进剂及其制造方法”，专利号为98102323.1的发明专利，成本更低，本发明不用价格昂贵的菜油，采用价格较低的环烷，极大的降低了生产的成本；而且相对于之前研制的发明名称为：“有机钨钼摩擦改进剂及其制造方法”的发明，本发明生产得到的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂，抗磨减摩、承载和抗氧化性能更好，抗磨损作用更强，能更大幅度的降低了润滑油的摩擦系数，最大无卡咬负荷PB(N)也更高；而且该产品适用于水上运载发动机或涂料，对于发展海洋强国有所帮助。
本发明的有益效果为：
1、本发明生产得到的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂无腐蚀性，适用于所有需润滑的机械设备，且无臭味、无污染；生产过程只有极少量的残渣，残渣为未反应完全的钇粉和钨粉等贵金属，可回收利用，无废水产生，故环境无污染。该环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂具有很强的抗磨减摩作用，将该环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂加入到润滑油中，可明显降低润滑油的摩擦系数，提高发动机燃油(汽油或柴油 )的经济性，延长发动机的寿命，提高发动机功率，减少废气的排放量；
2、将本法明生产的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂使用环烷作为有机基质，生产得到的产品为低磷低硫产品，符合国家环保政策。该产品添加到润滑油中能生产得到高品质的润滑油，使润滑油具有很强的抗磨损作用，有利于提高我国高级润滑油车用国内外市场的竞争力；而且增加本发明的摩擦改进剂的用量，能使润滑油的抗磨损作用得到进一步的提高；该产品还适用于水上运载发动机或涂料，对于发展海洋强国有所帮助。
3、本发明的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂作为润滑油的一种添加剂，和其它类型的添加剂配伍性能好，可与任何类型的添加剂如抗氧化剂和防腐剂等配合使用，本发明的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂添加到润滑油中，能改善在高温和高载负荷条件下机件的润滑性能，提高最大无卡咬负荷（PB）和抗胶合性。本发明的环烷-钇钨钙摩擦改进剂的最大无卡咬负荷PB,(N) ≥830。
4、本发明制备的环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂制备工艺简单、成本低，成本远远低于市场上摩擦改进剂的成本；而且本发明制备得到的摩擦改进剂的具有很强的抗磨减摩、承载和抗氧化性能，具有很大的市场前景。
具体实施方式
实施例1
一种环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法，生产方法步骤如下：
（1）按照钇粉: 钨粉为1:1的重量比将钇粉和钨粉混合均匀后投入反应釜中，钇粉和钨粉使用前粉碎成270目的粉末，然后在反应釜中加入钇粉和钨粉总重量45%的环戊烷混合搅拌均匀；
（2）加入反应釜中反应物料总重量4%的二烷基二硫代磷酸锌，然后升温至100℃，加入钇粉和钨粉总重量15%的硅粉、加入钇粉和钨粉总重量15%的钛粉以及加入钇粉和钨粉总重量10%的氢氧化钙，混合搅拌均匀，反应140小时，所述的硅粉和钛粉使用前粉碎成120目的粉末；
（3）待反应物颜色变为红棕色后冷却至室温，静置20小时，过滤，滤液为透明红棕色成品，滤渣回收利用。
实施例2
一种环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法，生产方法步骤如下：
（1）按照钇粉: 钨粉为1:1的重量比将钇粉和钨粉混合均匀后投入反应釜中，钇粉和钨粉是粉碎成325目的粉末，然后在反应釜中加入钇粉和钨粉总重量49%的环辛烷混合搅拌均匀；
（2）加入反应釜中反应物料总重量8%的二烷基二硫代磷酸锌，然后升温至160℃，加入钇粉和钨粉总重量17%的硅粉、加入钇粉和钨粉总重量18%的钛粉以及加入钇粉和钨粉总重量12%的氢氧化钙，混合搅拌均匀，反应95小时，所述的硅粉和钛粉是粉碎成150目的粉末；
（3）待反应物颜色变为红棕色后冷却至室温，静置30个小时，过滤，滤液为透明红棕色成品，滤渣回收利用。
实施例3
一种环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法，生产方法步骤如下：
（1）按照钇粉: 钨粉为1:1的重量比将钇粉和钨粉混合均匀后投入反应釜中，钇粉和钨粉是粉碎成400目的粉末，然后在反应釜中加入钇粉和钨粉总重量55%的环十一烷混合搅拌均匀；
（2）加入反应釜中反应物料总重量10%的二烷基二硫代磷酸锌，然后升温至200℃，加入钇粉和钨粉总重量20%的硅粉、加入钇粉和钨粉总重量20%的钛粉以及加入钇粉和钨粉总重量15%的氢氧化钙，混合搅拌均匀，反应20小时，所述的硅粉和钛粉是粉碎成200目的粉末；
（3）待反应物颜色变为红棕色后冷却至室温，静置20小时以上，过滤，滤液为透明红棕色成品，滤渣回收利用。
实施例4
一种环烷-钇钨硅钛钙摩擦改进剂的生产方法，生产方法步骤如下：
（1）按照钇粉: 钨粉为1:1的重量比将钇粉和钨粉混合均匀后投入反应釜中，钇粉和钨粉是粉碎成325目的粉末，然后在反应釜中加入钇粉和钨粉总重量48%的环烷油混合搅拌均匀；
（2）加入反应釜中反应物料总重量6%的二烷基二硫代磷酸锌，然后升温至150℃，加入钇粉和钨粉总重量18%的硅粉、加入钇粉和钨粉总重量17%的钛粉以及加入钇粉和钨粉总重量13%的氢氧化钙，混合搅拌均匀，反应100小时；所述的硅粉和钛粉是粉碎成200目的粉末；
（3）待反应物颜色变为红棕色后冷却至室温，静置20小时以上，过滤，滤液为透明红棕色成品，滤渣回收利用。
应用效果：
（一）本发明摩擦改进剂的减摩效果试验
将本发明实施例1中制得的摩擦改进剂加入到基础油中制得润滑油样品，进行减摩应用试验( 四球法 )，测试不同时间的摩擦系数，结果如下表1所示：
从上表1的实验数据可见，当基础油中，本发明摩擦改进剂的添加量为0%时，摩擦系数随着时间的增加而逐渐增大；当本发明摩擦改进剂的添加量为0.25%时，摩擦系数随着时间的增加而逐渐降低，而且到12分钟时摩擦系数已由开始的0.031降到了0.009，降低得很快，说明本发明制得的摩擦改进剂具有很好的减摩作用；当本发明摩擦改进剂的添加量为0.50%时，摩擦系数随着时间的增加而逐渐减少，而且到12分钟时摩擦系数已由开始的0.028降到了0.004，降低的幅度很大，说明增大本发明摩擦改进剂的用量，可以进一步提高润滑油的减摩作用。
（二）本发明摩擦改进剂的降低磨损效果的应用试验。
将本发明实施例1中制得的摩擦改进剂加入到基础油中制得润滑油样品，然后进行四球磨损实验，分别在20kg和40kg条件下，测试磨痕直径，结果如下表2所示：
从上表2中可知，当基础油中，本发明摩擦改进剂的添加量为0%时，20kg和40kg的磨痕直径分别为0.73mm和1.93mm；当本发明摩擦改进剂的添加量为1.0%时，20kg和40kg的磨痕直径分别为0.22mm和0.45mm；说明加入本发明的摩擦改进剂后，能使润滑油具有很强的抗磨损作用，能显著降低磨损，从而保护机械设备；当本发明摩擦改进剂的添加量为2.0%时，20kg和40kg的磨痕直径分别为0.18mm和0.30mm；说明增加本发明的摩擦改进剂的用量，能使润滑油的抗磨损作用得到进一步的提高。
（三）本发明摩擦改进剂与常用的减摩剂的成本比较情况
将本发明实施例1中制得的摩擦改进剂与市场上常用的减摩剂的成本进行比较，结果如下表3所示：
由上表3可见，本发明制备得到的摩擦改进剂的成本远远低于市场上摩擦改进剂的成本，大大降低了摩擦改进剂的成本；而且本发明制备得到的摩擦改进剂具有很强的抗磨减摩、承载和抗氧化性能。