一种润滑油抗磨剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种抗磨剂技术领域，更具体地，本发明设及一种润滑油抗磨剂及其 制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 润滑油是机械运行和维护不可缺少的组成部分。随着现代机械设备的载荷、速度、 溫度等工作参数的日益提高，润滑油中原有的减摩剂和抗磨剂已不能完全满足其减摩抗磨 性能的要求。为了弥补液体润滑油的缺陷，通常采用加入润滑油添加剂的方法提高润滑油 的润滑性能和抗磨损性能，如添加多种有机或无机混合物、液态或者固态的添加剂，它能通 过物理或化学吸附或者化学反应形成一层液膜，提高液膜的承载能力，降低摩擦系数。20世 纪90年代W来，随着人们对纳米材料和技术的深入研究，发现纳米微粒在润滑领域表现了 很多优异的摩擦性能，W运些纳米微粒制成的纳米润滑油添加剂可使润滑油的减磨抗磨性 能得到大幅度提高。
[0004] 因此，开发一种高性能的润滑油抗磨剂W增强油膜强度、降低摩擦系数和实现自 修复，是本领域技术人员一直W来的共同需攻克的课题。
[0005]
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种润滑油抗磨剂及其制备方法。
[0007] 为了实现上述发明目的，本发明采取了W下技术方案： 一种润滑油抗磨剂，所述抗磨剂由包括W下重量份原料制备而成： 改性纳米铜 100 改性碳纳米管 36~60 POSS-MA-PEG 20 ~55 ； 所述改性碳纳米管为聚异下締改性的碳纳米管；所述POSS-M-PEG的分子结构式为：
其中，R为苯基、异下基、环戊基和环己基中的一种，n为70 ~130,Ri为径基、氨基和簇 基中的一种。
[0008] 在一种实施方式中，所述POSS-MA-PEG中，R为苯基或环戊基。
[0009] 在一种实施方式中，所述制备原料中，还包含5 ~化重量份的油性溶剂，所述油性 溶剂选自各种润滑油和基础油中的一种或几种。
[0010] 在一种实施方式中，所述改性纳米铜为经过苯并嚷挫类化合物原位表面改性的铜 纳米微粒。
[0011] 在一种实施方式中，所述苯并嚷挫类化合物选自
中的一种。
[0012] 在一种实施方式中，所述改性纳米铜中，铜纳米微粒的粒径为2 ~50nm。
[0013] 在一种实施方式中，所述改性碳纳米管的管径为20 ~30nm。
[0014] 本发明的另一方面提供了无机-有机复合高分子絮凝剂的制备方法，将改性纳 米铜、改性碳纳米管、POSS-MA-PEG和油性溶剂按重量份数充分揽拌混合，并于35~45°C下 加热并保溫20~45min，即得。
[0015] 在一种实施方式中，所述制备方法中，溫度为40°C并保溫30min。
[0016] 在一种实施方式中，所述润滑油抗磨剂用于润滑油制品中。
[0017] 参考W下详细说明更易于理解本申请的上述W及其他特征、方面和优点。
[0018]
【具体实施方式】
[0019] 参考W下本发明的优选实施方法的详述W及包括的实施例可更容易地理解本公 开内容。在W下说明书和权利要求书中会提及大量术语，运些术语被定义为具有W下含义。
[0020] 单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。
[0021] "任选的"或者"任选地"是指其后描述的事项或事件可W发生或不发生，而且该描 述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
[0022] 说明书和权利要求书中的近似用语来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数 量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应 的，用"大约"、"约"等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似 用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可W 组合和/或互换，如果没有另外说明运些范围包括其间所含有的所有子范围。
[0023] 为了解决上述问题，本发明提供了一种润滑油抗磨剂，所述抗磨剂由包括W下重 量份原料制备而成： 改性纳米铜 100 改性碳纳米管 36~60 POSS-MA-PEG 20 ~55； 所述改性碳纳米管为聚异下締改性的碳纳米管；所述POSS-M-PEG的分子结构式为：
其中，R为苯基、异下基、环戊基和环己基中的一种，n为70 -130,Ri为径基、氨基和簇 基中的一种。
[0024]本发明中所述术语"改性纳米铜"是经过有机化合物原位表面改性的铜纳米微粒。 铜纳米微粒作为一种软金属，由于具有剪切力低、延展性好、烙点低等优异特性，从而具有 很好的抗磨、减摩性能，因而在发动机的润滑、降低摩擦磨损、提高发动机动力性能等方面 具有广阔的应用前景。但是，具有高表面活性和化学活性的纳米微粒是非油溶性物质，且润 湿性能不好，在润滑油存储和使用过程中因易团聚而难W长期保持分散稳定性，并可能因 发生氧 化而变质或失效，运限制了其在润滑油中的应用，是研制与应用该类添加剂亟待解决 的问题。为解决铜纳米微粒在油溶性溶剂中的分散稳定性的问题，一般采用有机化合物原 位表面改性铜纳米微粒的方法。通常所用的有机化合物为二烷基憐酸及其盐、烷基二硫代 簇酸及其盐、 及苯并嚷挫类化合物。
[00巧]本发明中所述术语"苯并嚷挫类化合物"是一类重要的含N、S等极压抗磨活性元 素的氮杂环化合物，其分子结构中含有未成键的孤对电子，容易与金属的空d轨道形成配 位键，可通过化学和物理作用在金属表面吸附成膜，且杂环上的链越长形成的吸附膜越厚， 同时在摩擦过程中也易于金属表面形成化学反应膜，并表现出良好的协同作用；另外，分子 中的苯环和长链结构不仅能改善分子的热稳定性，还能提高其油溶性，从而使得苯并嚷挫 类化合物表现出良好的摩擦学、抗氧抗腐和复配等综合性能。苯并嚷挫类化合物会通过活 泼的氨基或者琉基引入长链的含0基团或未含有0的长链基团来提高其摩擦性能，其中0 一般会W径基、簇基、酬基、醋基等形式出现。含0的苯并嚷挫类化合物中〇、S、N的强配位 能力在金属表面形成一层吸附膜和位于1位的S原子拥有的孤对电子与金属表面正电荷点 作用生成反应膜，共同提高油品的摩擦性能；引入的长链中未含有0的苯并嚷挫类化合物， 其位于1位的S原子仍拥有的一对孤对电子能与摩擦金属表面反应生成反应膜，而亲电性 和配位能力稍弱的N原子液能在金属表面形成吸附膜，从而来提高油品的摩擦性能。
[0026]本发明中所用术语"改性碳纳米管"是指碳纳米管与聚合物经过共混改性制备得 到的。碳纳米管，又名己基管，是一种具有径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子 两端基本上都封口的特殊结构的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构 成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约0. 34nm，直径一般为2~20nm。 碳纳米管可W看做是石墨締片层卷曲而成，因此按照石墨締片的层数可分为：单壁碳纳米 管和多壁碳纳米管，多壁碳纳米管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中屯、而 捕获各种缺陷，因而多壁管上通常布满小桐一样的缺陷。与多壁管相比，单壁管直径大小的 分布范围小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。单壁管典型直径在0.6~2nm，多壁管最内层可 达0. 4nm，最粗可达数百纳米，但典型管径为2~lOOnm。碳纳米管依其结构特征可分为S种 类型：扶手椅形纳米管、银齿形纳米管和手性纳米管。碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs 抗拉强度达到50~200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6,至少比常规石墨纤维高一 个数量级；它的弹性模量可达IWa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理 想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约SOOGPa。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的 结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强 度的材料。若将W其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良 好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。本发明中的改 性碳纳米管采用聚异下締与碳纳米管用分别按照重量份60~95、5~45进行均匀混合，采用 研磨或超声的方式进行分散20min，并隔热加溫控制在50°C。
[0027]本发明本发明中所用术语"POSS-MA-PEG"是通过氨丙基POSS、马来酸酢和改性聚 乙二醇经由一步酷胺化反应和一步醋化反应制备得到的。
[0028] 本发明中所述术语"氨丙基POSS"是指POSS单体上的唯一活性基团R为氨丙基。 所述术语"P0SS"是指笼型倍半硅氧烷（Polyhe化alOligomericSilsesquioxane,简称 POSS)是一类笼状结构的有机/无机杂化分子，其结构简式为（RSiOi.s)n，其中n-般为6、 8、10或12,而应用最广泛的是六面体低聚倍半硅氧烷（Ts),即n为8的POSS分子。Ts类POSS分子具有高度对称的立方体笼形结构，Si原子位于立方体的八个顶角，与0原子相 连，构成WSi-O-Si纳米结构为核屯、的无机骨架。Ts类POSS中相邻Si元素间距为0. 53 nm，有机基团间距为1. 5nm。运种纳米尺寸效应和无机框架内核，可W为材料提供良好的 耐热性、抗氧化性、强度和硬度。其外围被有机基团R包围，运些有机基团可W是氨基、乙締 基、氨基等一些活性基团，也可W是环己基、环戊基、异下基、苯基等惰性基团。通过分子设 计可合成含有不同R基团的POSS分子，W满足多种反应条件和聚合物性能的需求。从分子 设计的角度看，POSS从结构上实现了有机相与无机相W共价键相结合，是一种新型有机一 无机杂化材料。在运类材料中，无机相特性（比如热稳定性和抗氧化性)和有机相特性（比如 加工性和硬度高）间通过强的