含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂及其制备方法与流程

本发明属于润滑材料，具体涉及一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂及其制备方法。

背景技术：

1、零部件间的机械磨损和腐蚀是引起工程机械设备失效的基本原因之一，其会造成机械设备运行异常、加速设备老化、增加运行能耗、影响产品质量甚至有可能引起安全事故。对此，使用具有抗磨和防腐蚀性质的润滑油可有效避免发生零部件异常失效，单单使用润滑油基础油并不能提供好的抗磨和防腐效果，抗磨防腐的性质主要由润滑油添加剂贡献。

2、石墨炔自2010年首次被人工合成后获得国际上广泛关注，发展前景广阔，但在润滑油领域目前还鲜有应用。石墨炔是由苯环和炔键构成的层状二维结构的碳纳米材料，该层状结构允许两层间发生滑动，可以表现出很好的降低界面摩擦的效果，是理想的润滑材料，可用作润滑油添加剂成分使用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂及其制备方法，该润滑油添加剂可显著提升润滑油品的极压抗磨性和防腐蚀性能，补充石墨炔润滑油添加剂领域技术空白。

2、具体来说，本发明提供了如下技术方案。

3、一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，包括如下重量份的组分：

4、

5、

6、作为优选，上述的含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，包括如下重量份的组分：

7、

8、作为优选，所述非金属元素掺杂石墨炔中，所述非金属元素的掺杂量为5wt％～15wt％。

9、作为优选，所述非金属元素掺杂石墨炔中，所述非金属元素选自磷、硫、硼中的一种或多种。作为新兴功能材料，对石墨炔进行功能定制可极大促进该材料领域的发展。润滑油的极压抗磨性能和硫、磷、硼等元素相关，当接触面间局部形成高压时，极压抗磨剂中的活性硫或磷可以与界面金属发生反应，形成保护膜防止金属磨损烧结，硼元素则可以在金属表面形成沉积膜或渗透层，保护零部件不受磨损影响。因此，使用这三种非金属元素掺杂的石墨炔作为抗磨防腐添加剂作为添加剂组合物之一，可在金属表面形成保护膜，提升极压抗磨性能的同时还可以保护金属零部件不受腐蚀。

10、作为优选，所述非金属元素掺杂石墨炔具有在石墨炔骨架及边缘引入非金属原子(例如磷、硫、硼)取代石墨炔原有碳原子从而形成的大分子结构。

11、作为优选，所述基础油为150bs基础油。

12、作为优选，所述摩擦改进剂选自二硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸盐、水杨酸酯中的一种或多种，更优选为二硫代磷酸钼。

13、作为优选，所述极压抗磨剂选自亚磷酸二正丁酯、硫化异丁烯、硫代磷酸酯中的一种或多种，更优选为硫化磷酸酯。

14、作为优选，所述防锈剂选自磺酸盐、硬脂酸、山梨糖醇酐单油酸酯中的一种或多种，更优选为山梨糖醇酐单油酸酯。

15、作为优选，所述黏度指数改进剂选自聚甲基丙烯酸酯、氢化苯乙烯双烯共聚物、聚异丁烯中的一种或多种，更优选为聚甲基丙烯酸酯。

16、作为优选，所述分散剂选自硼化聚异丁烯丁二酰亚胺和/或硼化丁二酸酯。

17、作为优选，所述抗氧剂选自二烷基二苯胺和/或苯基-α-萘胺。

18、作为优选，所述抗泡剂选自聚二甲基硅氧烷和/或丙烯酸酯，更优选为聚二甲基硅氧烷。

19、本发明还提供一种上述的含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂的制备方法，包括以下步骤：

20、(1)按质量配比将摩擦改进剂、防锈剂、黏度指数改进剂、抗氧剂和基础油在40～80℃下混合搅拌1～5h，得到混合物a；

21、(2)按质量配比将分散剂、非金属元素掺杂石墨炔和极压抗磨剂在40～100℃下使用均质分散仪在15000～25000转/分的转速下处理1～5h，得到混合物b；

22、(3)将混合物a、混合物b和抗泡剂在50～90℃下混合搅拌0.5～1h，冷却至室温，得到润滑油添加剂成品。

23、本发明还提供一种润滑油，其包含2wt％～8wt％上述的含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂或上述的制备方法制备得到含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂。

24、本发明的有益效果至少在于：

25、(1)本发明提供的含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，对润滑油添加剂中的各个组分成分进行了科学的筛选，对各组分的添加量进行了科学的限制。适用于工程机械用润滑油(液压油、工业齿轮油)、车辆用润滑油(变速箱油、发动机油)等，尤其适用于极压情况存在的场景。

26、(2)本发明提供的含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，将非金属元素掺杂石墨炔作为部分极压抗磨剂和防锈剂使用，能在极压条件下在金属表面形成物理化学保护膜，提升润滑油的极压抗磨性能，防止金属表面发生擦伤和胶合，同时该保护膜可保护金属表面不受腐蚀侵扰，多层次提升对摩擦副的保护效果。同时延长润滑油的换油周期，带来经济效益。

27、(3)本发明提供的含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂的制备方法，使用了均质分散仪处理所述添加剂，可避免石墨炔成分发生沉淀结块，操作简便，有效降低添加剂分散不均的可能性。

技术特征：

1.一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：

3.根据权利要求1或2所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，所述非金属元素掺杂石墨炔中，所述非金属元素的掺杂量为5wt％～15wt％；

4.根据权利要求1或2所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，所述非金属元素掺杂石墨炔具有在石墨炔骨架及边缘引入非金属原子取代石墨炔原有碳原子从而形成的大分子结构。

5.根据权利要求1或2所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，所述基础油为150bs基础油。

6.根据权利要求1或2所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，所述摩擦改进剂选自二硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸盐、水杨酸酯中的一种或多种，优选为二硫代磷酸钼。

7.根据权利要求1或2所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，所述极压抗磨剂选自亚磷酸二正丁酯、硫化异丁烯、硫代磷酸酯中的一种或多种，优选为硫化磷酸酯。

8.根据权利要求1或2所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，所述防锈剂选自磺酸盐、硬脂酸、山梨糖醇酐单油酸酯中的一种或多种，优选为山梨糖醇酐单油酸酯。

9.根据权利要求1或2所述的一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，其特征在于，所述黏度指数改进剂选自聚甲基丙烯酸酯、氢化苯乙烯双烯共聚物、聚异丁烯中的一种或多种，优选为聚甲基丙烯酸酯；

10.一种权利要求1～9任一项所述的含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于润滑材料技术领域，具体涉及一种含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂及其制备方法。该含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂包括如下重量份的组分：非金属元素掺杂石墨炔0.2～4份；基础油1～5份；摩擦改进剂0.2～1份；极压抗磨剂0.05～2份；防锈剂0.1～2份；黏度指数改进剂0.01～3份；分散剂0.5～4份；抗氧剂0.1～2份；抗泡剂0.0001～0.03份。该制备方法采用将上述组分在一定的温度下经分组均质分散处理和搅拌再混合搅拌的方式，所得含非金属元素掺杂石墨炔的润滑油添加剂，加入润滑油基础油中可赋予润滑油优异的极压抗磨性能。

技术研发人员：闫淑颖,李成,张国茹,石啸,雷凌,杜雪岭
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15