本發(fā)明屬于潤滑油添加劑領域，具體涉及一種有機硼鉬潤滑油脂添加劑及其制備方法。
背景技術：
隨著科技的飛速發(fā)展，物流飛速發(fā)展，重型機動車輛載重量越來越大，這就要求相應的鋼材力學性能、零部件之間的都要有更好的協(xié)調性。發(fā)動機作為車的動力輸出關鍵部位，其各部件之間的耐磨、耐極壓性能變的尤為重要。目前機動車用油品中磷、硫、氮等元素含量受到嚴格的限制，對于潤滑油來說，不僅對油品中磷、硫、氮等元素含量有限制，而且在摩擦學方面提出更高的要求。因此，生產(chǎn)抗磨性能更好、載荷更高、耐極壓性能更好的潤滑油產(chǎn)品及其添加劑迫在眉睫。
硼系添加劑作為極壓劑，被譽為新型高效多功能的無毒添加劑，具有較好的承載能力。硼系添加劑主要分為兩大類：無機硼酸鹽和有機硼酸酯。由于無機硼酸鹽類添加劑油溶性差、儲存穩(wěn)定性差以及抗乳化能力弱，應用越來越少。有機硼酸酯由于具有很好的油溶性，近些年成為科研工作者的研究熱點，人們通過向硼酸酯結構中引入胺基、酰胺基等來引入n元素，研究表明，含有n元素的硼酸酯具有優(yōu)良的防銹性、抗氧化性和減摩、抗磨特性。
鉬系添加劑具有良好的摩擦學性能，可以明顯改善潤滑油的抗磨、減摩性能，但是現(xiàn)在的鉬系添加劑普遍存在鉬含量較低的問題，而且大部分有機鉬潤滑油添加劑中含有硫、磷等元素，在使用過程中會存在部件燒結和腐蝕的問題。
現(xiàn)有的潤滑油中鉬系和硼系添加劑是分別以化合物的形式復配添加到其中的，而不是在一種添加劑中同時含有鉬系和硼系添加劑的性能，添加劑的種類多使的潤滑油的成本高、而且在添加劑的復配過程中會出現(xiàn)一些不良效果，比如，兩種添加劑復配時添加劑之間會反應，不同添加劑之間的相溶性較差，影響使用效果，而且經(jīng)過添加的復配工序會使得最終產(chǎn)品成本增加。另外有機硼化合物在使用過程中存在水解穩(wěn)定性差的問題，制約其在潤滑油添加劑領域的應用。中國專利（cn104817594a）公開了一種含鉬硼酸酯衍生物，同時含有鉬和硼，其減摩性能好，但是其抗磨性能和承載能力較差，而且此類添加劑的水解穩(wěn)定性差，影響使用。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種潤滑油脂添加劑及其制備方法，該添加劑同時含有鉬和硼，具有優(yōu)異的摩擦學性能。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
一種有機硼鉬潤滑油脂添加劑，由鉬源和含有羥基的硼酸酯制備而成，所述有機硼鉬潤滑油脂添加劑具有如下通式：
其中，x為結構式（a）或（b）中的任意一種，
（a）
（b）
其中，n=2-4，r1為2-18個碳原子數(shù)的烴基或者?；?；r2為2-18個碳原子數(shù)的烴基或者?；?。
優(yōu)選地，r1為碳原子為4、12或者17的烴基或者?；?/p>
優(yōu)選地，結構式（a）中n=2，即x的結構式為：
優(yōu)選地，r2為碳原子數(shù)為4、12或者17的烴基或者酰基。
上述含有羥基的硼酸酯具有如下的結構通式：
優(yōu)選地，上述含有羥基的硼酸酯為月桂酸二乙醇酰胺乙二醇硼酸酯、油酸二乙醇酰胺乙二醇硼酸酯、n-十二烷基二乙醇胺乙二醇硼酸酯和n-丁基二乙醇胺乙二醇硼酸酯。
上述含有羥基的硼酸酯具有如下的結構通式：
優(yōu)選地，上述含有羥基的硼酸酯為月桂酸二乙醇酰胺甘油硼酸酯、油酸二乙醇酰胺甘油硼酸酯、n-十二烷基二乙醇胺甘油硼酸酯和n-丁基二乙醇酰胺甘油硼酸酯。
上述鉬源為二氯二氧化鉬或者在ph=4-5的鹽酸溶液中浸泡8-15min的三氧化鉬。
將本發(fā)明所述的有機硼鉬潤滑油脂添加劑，添加到基礎油中應用。
本發(fā)明所述的有機硼鉬潤滑油脂添加劑是通過以下方法制備的：稱取含有羥基的硼酸酯，溶于甲苯中，然后加入乙二醇升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水產(chǎn)生為止，停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入鉬源，攪拌，間隔10min加入三乙胺，直到三乙胺全部加完后繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到的液體即為目標化合物。
優(yōu)選地，所述鉬源為二氯二氧化鉬或者在ph=4-5的鹽酸溶液中浸泡8-15min的三氧化鉬。
本發(fā)明的優(yōu)點：
本發(fā)明提供的有機硼鉬潤滑油脂添加劑，同時含有鉬和硼，其承載能力、抗磨和減摩性能優(yōu)異，同時具備極壓劑和減摩劑的性能，不含有磷、硫、鹵素，能避免部件發(fā)生腐蝕和燒結的缺陷，應用于潤滑油脂中在摩擦學方面具有優(yōu)良的特性，是一種綠色環(huán)保的潤滑油脂添加劑。而且，本發(fā)明選用的有機硼酸酯中含有氮元素，避免了硼酸酯水解反應的發(fā)生，目標化合物中鉬、硼的含量高。
具體實施方式
實施例1
稱取月桂酸二乙醇酰胺0.1mol(28.7g)，硼酸0.1mol（6.2g）混合加到500ml三口燒瓶中，同時加入150ml甲苯作為帶水劑，劇烈攪拌，在110℃下回流反應5.5小時不再有水生成，繼續(xù)反應0.5小時，停止反應，減壓濃縮得到粗產(chǎn)品。選取展開劑為二氯甲烷和甲醇進行粗產(chǎn)品的柱分離，其中體積比為v（二氯甲烷）：v(甲醇)=12:1，將得到的粗產(chǎn)品通過柱分離，收集得到月桂酸二乙醇胺硼酸酯。
稱取合成的月桂酸二乙醇胺硼酸酯31.3g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，再加入在ph=5的鹽酸溶液中浸泡10min的三氧化鉬20g，繼續(xù)回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，過濾，濾液經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到淡黃色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-1，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：5.63%，硼含量為2.77%；
上述反應的反應方程式為:
實施例2
稱取市售的月桂酸二乙醇胺硼酸酯31.3g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入12g二氯二氧化鉬，開始攪拌反應，間隔10min加入0.5ml三乙胺，直到4ml三乙胺全部加完，繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入100ml去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到深藍色色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-2，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：8.47%，硼含量為2.38%；
上述反應的反應方程式為:
實例3
稱取月桂酸二乙醇胺硼酸酯31.3g溶于50ml甲苯中，然后加入9.2g甘油，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入12g二氯二氧化鉬，開始攪拌反應，間隔10min加入0.5ml三乙胺，直到4ml三乙胺全部加完，繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入100ml去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到深藍色色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-3，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：8.97%，硼含量為2.35%
上述反應的反應方程式為:
實施例4
稱取油酸二乙醇酰胺硼酸酯40g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，再加入在ph=4的鹽酸溶液中浸泡15min的三氧化鉬20g，繼續(xù)回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，過濾，濾液經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-4，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：6.31%，硼含量為2.27%；
上述反應的反應方程式為:
實施例5
稱取油酸二乙醇酰胺硼酸酯40g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入12g二氯二氧化鉬，開始攪拌反應，間隔10min加入0.5ml三乙胺，直到4ml三乙胺全部加完，繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入100ml去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-5，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：9.67%，硼含量為2.30%；
上述反應的反應方程式為:
實施例6
稱取油酸二乙醇酰胺硼酸酯40g溶于50ml甲苯中，然后加入9.2g甘油，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，再加入在ph=4的鹽酸溶液中浸泡15min的三氧化鉬20g，繼續(xù)回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，過濾，濾液經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-6，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：8.83%，硼含量為2.13%；
上述反應的反應方程式為:
實施例7
稱取n-十二烷基二乙醇胺硼酸酯30g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入12g二氯二氧化鉬，開始攪拌反應，間隔10min加入0.5ml三乙胺，直到4ml三乙胺全部加完，繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入100ml去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-7，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：8.33%，硼含量為2.49%；
上述反應的反應方程式為:
實施例8
稱取n-十二烷基二乙醇胺硼酸酯30g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，再加入在ph=4的鹽酸溶液中浸泡15min的三氧化鉬20g，繼續(xù)回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，過濾，濾液經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-8，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：5.96%，硼含量為2.57%；
上述反應的反應方程式為:
實施例9
稱取n-十二烷基二乙醇胺硼酸酯30g溶于50ml甲苯中，然后加入9.2g甘油，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入12g二氯二氧化鉬，開始攪拌反應，間隔10min加入0.5ml三乙胺，直到4ml三乙胺全部加完，繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入100ml去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-9，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：9.49%，硼含量為2.20%；
上述反應的反應方程式為:
實施例10
稱取n-丁基二乙醇胺硼酸酯17g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入12g二氯二氧化鉬，開始攪拌反應，間隔10min加入0.5ml三乙胺，直到4ml三乙胺全部加完，繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入100ml去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-10，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：10.78%，硼含量為2.57%；
上述反應的反應方程式為:
實施例11
稱取n-丁基二乙醇胺硼酸酯17g溶于50ml甲苯中，然后加入6.2g乙二醇，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，再加入在ph=4的鹽酸溶液中浸泡15min的三氧化鉬20g，繼續(xù)回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，過濾，濾液經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-11，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為：6.74%，硼含量為2.63%；
上述反應的反應方程式為:
實施例12
稱取n-丁基二乙醇胺硼酸酯17g溶于50ml甲苯中，然后加入9.2g甘油，升溫到110℃，回流分水反應，直到不再有水生產(chǎn)為止，停止反應，冷卻上述體系至50℃，加入12g二氯二氧化鉬，開始攪拌反應，間隔10min加入0.5ml三乙胺，直到4ml三乙胺全部加完，繼續(xù)反應2h，停止反應，過濾，濾液中加入100ml去離子水洗滌3次，分離得到有機相，經(jīng)減壓旋轉蒸發(fā)去除甲苯溶劑，得到紅褐色油狀液體，即為目標化合物，記為bm-12，其結構式為：
其中，上述制備的添加劑鉬含量為10.25%，硼含量為2.44%；
上述反應的反應方程式為:
一.制備得到的有機硼鉬潤滑油脂添加的摩擦學性能檢測。
將本發(fā)明實施例制備得到的潤滑油脂添加劑以質量分數(shù)為5%添加到純的潤滑油基礎油中，采用四球機檢測其摩擦學性能，以不添加任何添加劑的基礎油為參考，結果見表1。
表1摩擦學性能檢測結果
油的承載能力用抗燒結負荷pd(n)和抗卡咬負荷pb(n)表示，由表1可以看出，在5%的添加量下，本發(fā)明提供的添加劑對基礎油的pd(n)和pb(n)提高較大，表明基礎油的承載能力顯著提高。
添加本發(fā)明提供的添加劑后，油的磨斑直徑顯著降低，說明本發(fā)明具有較好的抗磨效果。油的摩擦系數(shù)大大降低，說明本發(fā)明的添加劑具有優(yōu)異的減摩性能。