本发明公开了一种稳定型复合纳米抗磨剂的制备方法，属于润滑油添加剂制备技术领域。
背景技术：
据国际权威机构统计，摩擦损失了世界约三分之一的一次能源，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，润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损的最有效技术。在传统的润滑理论中，把润滑分为液体润滑和边界润滑。作相对运动的两个金属表面完全被润滑油膜隔开，没有金属的直接接触，这种润滑状态叫做液体润滑；随着载荷的增加，金属表面之间的油膜厚度逐渐减薄，当载荷增至一定程度，连续的油膜被金属表面的峰顶破坏，局部产生金属表面之间的直接接触，这种润滑状态叫做边界润滑。在边界润滑中，当金属表面只承受中等负荷时，如有一种添加剂能被吸附在金属表面上或与金属表面剧烈磨损，这种添加剂称为抗磨添加剂。
传统的润滑油要提高极压抗磨性能主要是靠添加含硫、氯和磷的有机化合物，尽管极压性能较好，但是硫、氯和磷化合物会产生腐蚀和环境污染问题。随着抗磨添加剂的不断发展，近些年来一种含有纳米金属化合物成分的金属纳米抗磨添加剂产生了，这种抗磨添加剂不仅在抗磨性方面有良好的表现，同时也克服了对环境的影响，但其仍有一些不足：一是纳米金属抗磨剂容易在潮湿气候下水解分层，均匀性、稳定性差，在基础油中的分散稳定机制不完善；二是纳米金属粉、纳米陶瓷粉，在机件、发动机运动部件表面，长期使用会产生纳米颗粒聚集，这种纳米聚集效应长期进行，纳米颗粒越积越多，沉积成大颗粒，会对机件产生新的磨损、拉缸。因此，寻求一种抗磨性优、稳定性好的润滑油抗磨剂成为业界亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的抗磨剂容易在潮湿气候下水解分层，均匀性、稳定性差，且长期使用会产生纳米颗粒聚集，对机件产生新的磨损、拉缸的缺陷，提供一种用正丁基锂对纳米二硫化钼处理使其片层产生剥离，再用巯基乙胺对二硫化钼进行改性，使其表面带有极性基团，然后再与马来酸酐接枝，最后与改性纳米氮化硼混合制备稳定型复合纳米抗磨剂的方法，本发明先将纳米二硫化钼与正丁基锂正己烷溶液反应，并通入氮气搅拌离心，得预处理二硫化钼，随后将其与巯基乙胺、水超声分散，将正丁基锂插入到二硫化钼片层之间，在超声时二硫化钼片层产生剥离，使二硫化钼活性基团暴露出来，再负载巯基乙胺，使其表面带有多种活性基团，然后再与马来酸酐、乙醇反应，增加二硫化钼的亲油性能，且二硫化钼表面被马来酸酯包覆，使得二硫化钼粉体难以聚集，增加稳定性和均匀性，再将纳米氮化硼粉与硅烷偶联剂、乙二酸单甲酯混合后，与马来酸酐接枝二硫化钼搅拌分散、烘干，即可得稳定型复合纳米抗磨剂，本发明制得的抗磨剂具有较好的抗磨性能，同时稳定性、分散性优异，且抗磨剂不分层沉淀、无纳米团聚现象，添加到润滑油中可明显改善其润滑性能，具有较好的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按质量比为1:15将100～120g纳米二硫化钼和质量分数为15%正丁基锂正己烷溶液加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在95～100℃，磁力搅拌反应3～4h，反应结束，停止加热，待温度自然冷却至室温后，向产物中通入氮气，控制通入速率为30～40mL/min，搅拌24～26h后，停止通入氮气，并将产物移入离心机中，以4500～5000r/min的转速离心15～20min，收集沉淀，并用正己烷清洗2～3次，得到预处理二硫化钼；
（2）将上述预处理二硫化钼、巯基乙胺和水按质量比1:2:5加入到烧杯中，将烧杯置于超声波振荡器中，在40～50KHz下超声分散12～14h后，转移至离心机中，以4500～5000r/min的转速离心20～25min，收集沉淀，并用水清洗3～5次后，移入烘箱中，在80～90℃下干燥1～2h，得到改性二硫化钼；
（3）将上述改性二硫化钼、马来酸酐和无水乙醇按质量比1:2:3，加入到三口烧瓶中，并将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在60～70℃，搅拌反应2～3h，反应结束，将反应产物转移至离心机中，以3500～4000r/min的转速离心处理15～20min后，收集沉淀，并用丙酮清洗2～3次，即可得到马来酸酐接枝二硫化钼，备用；
（4）称取20～30g纳米氮化硼加入到盛有120～150mL水的烧杯中，再加入3～5g硅烷偶联剂KH-550和6～8g乙二酸单甲酯，搅拌反应40～50min，得到混合液；
（5）按重量份数计，称取30～40份步骤（3）备用的马来酸酐接枝二硫化钼，8～12份上述混合液和20～30份水，加入到搅拌机中，搅拌分散20～30min后，转移至烘箱中，在95～100℃下干燥3～4h，即可得到稳定型复合纳米抗磨剂。
本发明的应用方法是：首先按质量比1:30～1:50，将本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂与汽车润滑油基础油在50～60℃、60～80r/min条件下混合10～15min，随后将3～5L混合均匀的润滑油添加到发动机中，最后启动汽车运行即可。经检测，本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂具有较好的抗磨性和分散性，添加到润滑油中使用后，与使用传统抗磨剂相比，部件磨斑直径减少了80%以上，磨损率减少了70～80%，摩擦系数下降至0.02～0.03，摩擦系数降低了75～85%，提高润滑油极压抗磨能力4～6个等级，同时可使发动机噪音明显减轻，尾气中一氧化碳排放量降低了25～35%，减少尾气排放造成的环境污染，且本发明抗磨剂具有较好的稳定性，不易出现水解分层，使用10～12个月，未出现颗粒集聚现象。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂具有较好的分散性和稳定性、不分层沉淀、无纳米团聚现象、可长期储存，且使用时添加量小，极压抗磨性好；
（2）本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂能够显著改善润滑油的润滑性能，大幅减少机械运动表面的摩擦和磨损，长期使用亦不会出现颗粒集聚及机件磨损现象，具有节材和节能的功效。
具体实施方式
首先按质量比为1:15将100～120g纳米二硫化钼和质量分数为15%正丁基锂正己烷溶液加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在95～100℃，磁力搅拌反应3～4h，反应结束，停止加热，待温度自然冷却至室温后，向产物中通入氮气，控制通入速率为30～40mL/min，搅拌24～26h后，停止通入氮气，并将产物移入离心机中，以4500～5000r/min的转速离心15～20min，收集沉淀，并用正己烷清洗2～3次，得到预处理二硫化钼；将上述预处理二硫化钼、巯基乙胺和水按质量比1:2:5加入到烧杯中，将烧杯置于超声波振荡器中，在40～50KHz下超声分散12～14h后，转移至离心机中，以4500～5000r/min的转速离心20～25min，收集沉淀，并用水清洗3～5次后，移入烘箱中，在80～90℃下干燥1～2h，得到改性二硫化钼；将上述改性二硫化钼、马来酸酐和无水乙醇按质量比1:2:3，加入到三口烧瓶中，并将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在60～70℃，搅拌反应2～3h，反应结束，将反应产物转移至离心机中，以3500～4000r/min的转速离心处理15～20min后，收集沉淀，并用丙酮清洗2～3次，即可得到马来酸酐接枝二硫化钼，备用；称取20～30g纳米氮化硼加入到盛有120～150mL水的烧杯中，再加入3～5g硅烷偶联剂KH-550和6～8g乙二酸单甲酯，搅拌反应40～50min，得到混合液；按重量份数计，称取30～40份备用的马来酸酐接枝二硫化钼，8～12份上述混合液和20～30份水，加入到搅拌机中，搅拌分散20～30min后，转移至烘箱中，在95～100℃下干燥3～4h，即可得到稳定型复合纳米抗磨剂。
实例1
首先按质量比为1:15将100g纳米二硫化钼和质量分数为15%正丁基锂正己烷溶液加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在95℃，磁力搅拌反应3h，反应结束，停止加热，待温度自然冷却至室温后，向产物中通入氮气，控制通入速率为30mL/min，搅拌24h后，停止通入氮气，并将产物移入离心机中，以4500r/min的转速离心15min，收集沉淀，并用正己烷清洗2次，得到预处理二硫化钼；随后将上述预处理二硫化钼、巯基乙胺和水按质量比1:2:5加入到烧杯中，将烧杯置于超声波振荡器中，在40KHz下超声分散12h后，转移至离心机中，以4500r/min的转速离心20min，收集沉淀，并用水清洗3次后，移入烘箱中，在80℃下干燥1h，得到改性二硫化钼；再将上述改性二硫化钼、马来酸酐和无水乙醇按质量比1:2:3，加入到三口烧瓶中，并将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在60℃，搅拌反应2h，反应结束，将反应产物转移至离心机中，以3500r/min的转速离心处理15min后，收集沉淀，并用丙酮清洗2次，即可得到马来酸酐接枝二硫化钼，备用；再称取20g纳米氮化硼加入到盛有120mL水的烧杯中，再加入3g硅烷偶联剂KH-550和6g乙二酸单甲酯，搅拌反应40min，得到混合液；最后按重量份数计，称取30份上述步骤备用的马来酸酐接枝二硫化钼，8份上述混合液和20份水，加入到搅拌机中，搅拌分散20min后，转移至烘箱中，在95℃下干燥3h，即可得到稳定型复合纳米抗磨剂。
本实例操作简便，使用时，首先按质量比1:30，将本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂与汽车润滑油基础油在50℃、60r/min条件下混合10min，随后将3L混合均匀的润滑油添加到发动机中，最后启动汽车运行即可。经检测，本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂具有较好的抗磨性和分散性，添加到润滑油中使用后，与使用传统抗磨剂相比，部件磨斑直径减少了82%，磨损率减少了70%，摩擦系数下降至0.02，摩擦系数降低了75%，提高润滑油极压抗磨能力4个等级，同时可使发动机噪音明显减轻，尾气中一氧化碳排放量降低了25%，减少尾气排放造成的环境污染，且本发明抗磨剂具有较好的稳定性，不易出现水解分层，使用10个月，未出现颗粒集聚现象。
实例2
首先按质量比为1:15将110g纳米二硫化钼和质量分数为15%正丁基锂正己烷溶液加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在98℃，磁力搅拌反应3h，反应结束，停止加热，待温度自然冷却至室温后，向产物中通入氮气，控制通入速率为35mL/min，搅拌25h后，停止通入氮气，并将产物移入离心机中，以5000r/min的转速离心20min，收集沉淀，并用正己烷清洗2次，得到预处理二硫化钼；随后将上述预处理二硫化钼、巯基乙胺和水按质量比1:2:5加入到烧杯中，将烧杯置于超声波振荡器中，在45KHz下超声分散13h后，转移至离心机中，以5000r/min的转速离心25min，收集沉淀，并用水清洗4次后，移入烘箱中，在85℃下干燥1h，得到改性二硫化钼；再将上述改性二硫化钼、马来酸酐和无水乙醇按质量比1:2:3，加入到三口烧瓶中，并将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在65℃，搅拌反应2h，反应结束，将反应产物转移至离心机中，以4000r/min的转速离心处理20min后，收集沉淀，并用丙酮清洗2次，即可得到马来酸酐接枝二硫化钼，备用；再称取25g纳米氮化硼加入到盛有135mL水的烧杯中，再加入4g硅烷偶联剂KH-550和7g乙二酸单甲酯，搅拌反应45min，得到混合液；最后按重量份数计，称取35份上述步骤备用的马来酸酐接枝二硫化钼，10份上述混合液和25份水，加入到搅拌机中，搅拌分散25min后，转移至烘箱中，在98℃下干燥3h，即可得到稳定型复合纳米抗磨剂。
本实例操作简便，使用时，首先按质量比1:40，将本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂与汽车润滑油基础油在55℃、70r/min条件下混合13min，随后将4L混合均匀的润滑油添加到发动机中，最后启动汽车运行即可。经检测，本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂具有较好的抗磨性和分散性，添加到润滑油中使用后，与使用传统抗磨剂相比，部件磨斑直径减少了85%，磨损率减少了75%，摩擦系数下降至0.02，摩擦系数降低了80%，提高润滑油极压抗磨能力5个等级，同时可使发动机噪音明显减轻，尾气中一氧化碳排放量降低了30%，减少尾气排放造成的环境污染，且本发明抗磨剂具有较好的稳定性，不易出现水解分层，使用11个月，未出现颗粒集聚现象。
实例3
首先按质量比为1:15将120g纳米二硫化钼和质量分数为15%正丁基锂正己烷溶液加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在100℃，磁力搅拌反应4h，反应结束，停止加热，待温度自然冷却至室温后，向产物中通入氮气，控制通入速率为40mL/min，搅拌26h后，停止通入氮气，并将产物移入离心机中，以5000r/min的转速离心20min，收集沉淀，并用正己烷清洗3次，得到预处理二硫化钼；随后将上述预处理二硫化钼、巯基乙胺和水按质量比1:2:5加入到烧杯中，将烧杯置于超声波振荡器中，在50KHz下超声分散14h后，转移至离心机中，以5000r/min的转速离心25min，收集沉淀，并用水清洗5次后，移入烘箱中，在90℃下干燥2h，得到改性二硫化钼；再将上述改性二硫化钼、马来酸酐和无水乙醇按质量比1:2:3，加入到三口烧瓶中，并将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在70℃，搅拌反应3h，反应结束，将反应产物转移至离心机中，以4000r/min的转速离心处理20min后，收集沉淀，并用丙酮清洗3次，即可得到马来酸酐接枝二硫化钼，备用；再称取30g纳米氮化硼加入到盛有150mL水的烧杯中，再加入5g硅烷偶联剂KH-550和8g乙二酸单甲酯，搅拌反应50min，得到混合液；最后按重量份数计，称取40份上述步骤备用的马来酸酐接枝二硫化钼， 12份上述混合液和30份水，加入到搅拌机中，搅拌分散30min后，转移至烘箱中，在100℃下干燥4h，即可得到稳定型复合纳米抗磨剂。
本实例操作简便，使用时，首先按质量比1:50，将本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂与汽车润滑油基础油在60℃、80r/min条件下混合15min，随后将5L混合均匀的润滑油添加到发动机中，最后启动汽车运行即可。经检测，本发明制得的稳定型复合纳米抗磨剂具有较好的抗磨性和分散性，添加到润滑油中使用后，与使用传统抗磨剂相比，部件磨斑直径减少了88%，磨损率减少了80%，摩擦系数下降至0.03，摩擦系数降低了85%，提高润滑油极压抗磨能力6个等级，同时可使发动机噪音明显减轻，尾气中一氧化碳排放量降低了35%，减少尾气排放造成的环境污染，且本发明抗磨剂具有较好的稳定性，不易出现水解分层，使用12个月，未出现颗粒集聚现象。