本發(fā)明涉及機(jī)械摩擦潤(rùn)滑技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種潤(rùn)滑油添加劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)或存放時(shí)，大氣、燃油中的水分以及燃燒產(chǎn)生的酸性氣體，會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)部件造成腐蝕和銹蝕，使得摩擦面的損壞較為嚴(yán)重；而潤(rùn)滑油，不僅具有降低機(jī)件表面摩擦系數(shù)，而且還能夠在機(jī)件表面形成油膜，避免機(jī)件與水或者酸性氣體直接接觸，降低了機(jī)件表面發(fā)生腐蝕、銹蝕的情況。
隨著對(duì)潤(rùn)滑油的研究進(jìn)程，并在對(duì)納米系材料所能夠給機(jī)件表面帶來(lái)的性能較優(yōu)的前提下，對(duì)在潤(rùn)滑油中加入納米材料，制備成納米系列的潤(rùn)滑油產(chǎn)品，已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)件用潤(rùn)滑油主要研究的方向，其主要原因是：納米物質(zhì)附著在摩擦面的表面，其能夠修復(fù)摩擦面表面的損傷部位，在摩擦面表面上形成致密、堅(jiān)固的附著膜，使得即使在更換新的潤(rùn)滑油時(shí)，該膜也能在摩擦面表面緊固附著，防止了機(jī)件磨損；也正是基于此，那么系列的潤(rùn)滑油產(chǎn)品得到了大量的研究與開(kāi)發(fā)。
如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410431183.2的采用有機(jī)鉬、納米碳酸鋇或納米鋁復(fù)合物、硫化鯨油、油酸異辛脂、礦物油等為原料制成，使得獲得的產(chǎn)品的粒徑均勻、摩擦性能較優(yōu)，極壓性能和長(zhǎng)時(shí)磨損性能得以大幅度提高。
再如專利號(hào)為02131228.1，在礦物潤(rùn)滑油中加入粒徑小于200nm，并且平均為3-6nm的超分散碳顆粒作為極壓抗磨劑和油性劑，并控制濃度為0.0000001-0.00009Vol，其中金剛石占10-98％，使得改性發(fā)動(dòng)機(jī)油的摩擦系數(shù)減少，發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到提高，節(jié)省燃油，而且能夠大幅度的節(jié)省潤(rùn)滑油使用量。
再如專利號(hào)為201310732104.7，采用納米氧化鋯、納米碳化鈦、納米硅酸鈉、納米硅酸鎂和機(jī)油配制成潤(rùn)滑油添加劑，其能夠在摩擦面形成類似陶瓷的結(jié)構(gòu)層，具有較高的硬度、耐磨性能，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的大修時(shí)間，潤(rùn)滑性能好等。
再如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410848777.3，采用納米二硫化鎢、碳納米添加劑、表面修飾劑、基礎(chǔ)潤(rùn)滑油配制而成，使得其能夠在潤(rùn)滑油中具有良好的分散穩(wěn)定性。
再如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510480841.1，采用2-200納米的納米碳球，納米氮化鋁球、粘度調(diào)整劑、分散劑、消泡劑、油溶性有機(jī)二價(jià)金屬配制而成，使得通過(guò)優(yōu)異的潤(rùn)滑特性，填補(bǔ)引擎室裂縫，并降低機(jī)件間的相互摩擦力，進(jìn)而相對(duì)減少燃油的使用量，達(dá)到低油料耗損的功效。
綜上可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于納米系列的潤(rùn)滑油或者納米系列的潤(rùn)滑油添加劑的研究技術(shù)較多，主要集中在將納米級(jí)材料添加如基礎(chǔ)潤(rùn)滑油中或者在潤(rùn)滑油添加劑中加入納米級(jí)原料，使得獲得的納米系列的潤(rùn)滑油，能夠填補(bǔ)摩擦表面的縫隙，并且能夠在摩擦表面形成致密、堅(jiān)固的氧化膜，增強(qiáng)摩擦表面的抗摩擦性能。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于納米碳作為納米材料添加在潤(rùn)滑油中的研究主要集中在：向發(fā)動(dòng)機(jī)油中加入納米碳材料，并對(duì)其添加的量進(jìn)行限定，使得發(fā)動(dòng)機(jī)油的抗摩擦性能得到改善；或者是在潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑油添加劑中加入納米碳材料成分，使得獲得的潤(rùn)滑油性能較優(yōu)；而且還針對(duì)納米碳材料在325℃以上的高溫的含氧環(huán)境下，其潤(rùn)滑效果容易失能等方面進(jìn)行改性處理。
眾所周知的是，納米碳粉由于自身的特性，其在添加進(jìn)入某一環(huán)境中后，其容易造成團(tuán)聚現(xiàn)象，使得納米碳粉的顆粒度在添加后發(fā)生質(zhì)的變化，導(dǎo)致添加在潤(rùn)滑油中后，其分散性能較差，極大程度的影響納米碳粉添加入潤(rùn)滑油后，本身所應(yīng)具有的性能較差，使得采用納米碳粉或者其他納米碳材料添加在潤(rùn)滑油中后，其潤(rùn)滑效果難以達(dá)到最優(yōu)，使得納米碳粉或納米碳材料在潤(rùn)滑油中添加的價(jià)值降低，成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種潤(rùn)滑油添加劑及其制備方法。
具體是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種潤(rùn)滑油添加劑，原料成分包括納米碳粉和液態(tài)石蠟，在將原料成分混合的過(guò)程中，先將納米碳粉與液態(tài)石蠟在超聲波環(huán)境下，混合均勻；其中，納米碳粉的量以質(zhì)量百分比計(jì)為0.02-0.7％。
所述的納米碳粉，其粒徑大小為1-100nm。
所述的原料成分還包括質(zhì)量百分比計(jì)為0.5-3.7％的納米二氧化硅，其中，納米二氧化硅的粒徑大小為1-100nm。
所述的原料成分還包括質(zhì)量百分比計(jì)為0.4-1.3％的納米碳酸鈣，其中納米碳酸鈣的粒徑大小為1-100nm。
所述的原料成分還包括質(zhì)量百分比計(jì)為2.7-3.8％的納米碳化硅，其中納米碳化硅的粒徑大小為1-100nm。
所述的超聲波，頻率為2-50MHz。
所述的原料成分以質(zhì)量百分比計(jì)為0.3-1.5％的納米氮化硼，其中納米氮化硼的粒徑大小為1-100nm。
上述的潤(rùn)滑油添加劑制備方法，包括以下步驟：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理10-20min，置于40-50℃靜置陳化1-3min，再將其超聲波處理1-3min；
(2)將納米二氧化硅和/或納米碳酸鈣和/或納米碳化硅和/或納米和/或碳化硼加入，攪拌均勻，置于溫度為80-100℃處理10-20min，即可。
在潤(rùn)滑油中添加應(yīng)用，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的1-70％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在：
納米材料在潤(rùn)滑油中的分散穩(wěn)定性較優(yōu)，抗磨減摩性能和潤(rùn)滑性能均較優(yōu)，并且能夠有效降低潤(rùn)滑油中納米碳粉單位體積的含量，有效改善摩擦表面的摩擦系數(shù)，提高機(jī)動(dòng)車的節(jié)油率，延長(zhǎng)摩擦機(jī)件的使用壽命，降低在潤(rùn)滑油中添加添加劑的成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施方式來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的限定，但要求保護(hù)的范圍不僅局限于所作的描述。
本發(fā)明創(chuàng)造的潤(rùn)滑油添加劑，其采用的各種原料以1-100nm為最優(yōu)。在混合過(guò)程中，優(yōu)選將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，將其采用超聲波頻率為2-50MHz處理混合均勻。
實(shí)施例1
一種潤(rùn)滑油添加劑，原料為納米碳粉和液態(tài)石蠟，其中納米碳粉的量以質(zhì)量百分比計(jì)為0.02％。將納米碳粉加入液態(tài)石蠟中，采用超聲波處理，混合均勻。使得在石蠟的作用下，提高了納米碳粉加入后的分散性，提高潤(rùn)滑油的抗摩擦性能，改善潤(rùn)滑油的品質(zhì)，使得填充摩擦表面的縫隙，降低磨損。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的1％。
實(shí)施例2
一種潤(rùn)滑油添加劑，原料為納米碳粉和液態(tài)石蠟、納米二氧化硅，其中納米碳粉以質(zhì)量百分比計(jì)為0.7％，納米二氧化硅以質(zhì)量百分比計(jì)為0.5％。通過(guò)納米二氧化硅的加入，有效的使得抗摩擦性能增強(qiáng)，延長(zhǎng)機(jī)件壽命。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理10min，置于40℃靜置陳化1min，再將其超聲波處理1min；
(2)將納米二氧化硅加入，攪拌均勻，置于溫度為80℃處理10min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的70％。
實(shí)施例3
一種潤(rùn)滑油添加劑，原料為納米碳粉和液態(tài)石蠟、納米碳酸鈣，其中納米碳粉以質(zhì)量百分比計(jì)為0.05％，納米碳酸鈣以質(zhì)量百分比計(jì)為0.4％。在納米碳酸鈣的加入下，使得納米碳粉與納米碳酸鈣作用，并且能夠有效的填補(bǔ)摩擦表面縫隙，降低納米碳粉使用量，降低成本。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理20min，置于50℃靜置陳化3min，再將其超聲波處理3min；
(2)將納米碳酸鈣加入，攪拌均勻，置于溫度為100℃處理20min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的60％。
實(shí)施例4
一種潤(rùn)滑油添加劑，原料為納米碳粉和液態(tài)石蠟、納米碳化硅，其中納米碳粉以質(zhì)量百分比計(jì)為0.5％，納米碳化硅以質(zhì)量百分比計(jì)為2.7％。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理15min，置于45℃靜置陳化2min，再將其超聲波處理2min；
(2)將納米碳化硅加入，攪拌均勻，置于溫度為90℃處理15min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的30％。
實(shí)施例5
一種潤(rùn)滑油添加劑，原料為納米碳粉和液態(tài)石蠟、納米碳化硼，其中納米碳粉以質(zhì)量百分比計(jì)為0.09％，納米碳化硼以質(zhì)量百分比計(jì)為0.3％。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理11min，置于49℃靜置陳化1min，再將其超聲波處理3min；
(2)將納米碳化硼加入，攪拌均勻，置于溫度為85℃處理18min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的20％。
實(shí)施例6
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，原料成分還包括納米碳酸鈣、納米碳碳酸鈣以質(zhì)量百分比計(jì)為1.3％。通過(guò)納米二氧化硅、納米碳酸鈣的加入，使得硅、該成分作用，在填補(bǔ)摩擦表面縫隙的同時(shí)，能夠在表面形成致密的保護(hù)層結(jié)構(gòu)，并且該結(jié)構(gòu)能夠在摩擦生熱過(guò)程中，發(fā)生生化作用，生成類似陶瓷結(jié)構(gòu)層，使得摩擦表面得到了有效的防護(hù)，降低了腐蝕性能，提高抗磨損能力。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理20min，置于40℃靜置陳化3min，再將其超聲波處理1min；
(2)將納米碳酸鈣、納米二氧化硅加入，攪拌均勻，置于溫度為100℃處理10min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的40％。
實(shí)施例7
在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，原料成分還包括納米碳化硅，以質(zhì)量百分比計(jì)為3.8％。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理17min，置于50℃靜置陳化3min，再將其超聲波處理1min；
(2)將納米碳酸鈣、納米碳化硅加入，攪拌均勻，置于溫度為80℃處理10min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的50％。
實(shí)施例8
在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，原料成分還包括納米碳化硼以質(zhì)量百分比計(jì)為1.5％。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理20min，置于40℃靜置陳化1min，再將其超聲波處理2min；
(2)將納米碳化硼、納米碳化硅加入，攪拌均勻，置于溫度為80℃處理20min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的8％。
實(shí)施例9
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，原料成分還包括納米碳酸鈣、納米碳化硅，其中納米碳酸鈣，質(zhì)量百分比計(jì)為0.7％；納米碳化硅，質(zhì)量百分比計(jì)為2.9％。
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理20min，置于40℃靜置陳化2min，再將其超聲波處理1min；
(2)將納米碳酸鈣、納米碳化硅加入，攪拌均勻，置于溫度為100℃處理10min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的35％。
實(shí)施例10
在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，原料成分還包括納米碳酸鈣、納米碳化硼，其中納米碳酸鈣，質(zhì)量百分比計(jì)為1.3％；納米碳化硼，質(zhì)量百分比計(jì)為1.5％；
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理13min，置于47℃靜置陳化1min，再將其超聲波處理2min；
(2)將納米碳酸鈣、納米碳化硼加入，攪拌均勻，置于溫度為90℃處理13min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的15％。
實(shí)施例11
在實(shí)施例6的基礎(chǔ)上，原料成分還包括納米碳化硅、納米碳化硼，其中納米碳化硅，質(zhì)量百分比計(jì)為3.8％；納米碳化硼，質(zhì)量百分比計(jì)為0.8％；
制備方法是：
(1)將納米碳粉與液態(tài)石蠟混合后，采用超聲波處理10min，置于50℃靜置陳化3min，再將其超聲波處理1min；
(2)將納米碳化硅、納米碳化硼加入，攪拌均勻，置于溫度為90℃處理17min，即可。
在應(yīng)用過(guò)程中，將其添加在機(jī)油中，添加量為占機(jī)油質(zhì)量的3％。
本法較優(yōu)的實(shí)施例是將納米碳化硅、納米碳化硼、納米二氧化硅、納米碳酸鈣加入處理，使得在添加到潤(rùn)滑油中后，其不僅能夠有效的填充摩擦表面的縫隙，減輕摩擦壓力，而且還能夠在摩擦熱量的作用下，在摩擦表面形成堅(jiān)固、密實(shí)的類陶瓷層結(jié)構(gòu)，提高了抗摩擦性能。
實(shí)施例12
在實(shí)施例11的基礎(chǔ)上，原料成分還包括氨丙基三甲氧基硅烷，其占納米碳粉質(zhì)量的1-3倍，是在納米碳粉與石蠟混合前，將其與納米碳粉相混合，并在溫度為60-80℃下處理10-20min后，再加入石蠟中，采用超聲波處理。
實(shí)施例13
在實(shí)施例11的基礎(chǔ)上，原料成分還包括了納米二硫化鎢，加入量以質(zhì)量百分比計(jì)為1.1-2.1％均可，增強(qiáng)了極壓抗摩擦能力，增強(qiáng)了摩擦機(jī)件表面抗腐蝕能力。在制備過(guò)程中，是直接加入到原料成分混合均勻即可。
本發(fā)明創(chuàng)造通過(guò)納米碳粉與石蠟進(jìn)行混合，使得納米碳粉的分散性得到顯著的提高與改善，避免了納米碳粉容易聚團(tuán)的缺陷，使得在潤(rùn)滑油制備過(guò)程中，其有效防止了納米碳粉加入聚團(tuán)，提高了納米碳粉加入潤(rùn)滑油中的潤(rùn)滑效果，能夠有效的減少單位體積中對(duì)納米碳粉當(dāng)量的要求，降低了單位積極的潤(rùn)滑油中的納米碳粉需求量，提高了潤(rùn)滑油潤(rùn)滑效果，提高了抗磨減摩性能和潤(rùn)滑性能。
試驗(yàn)列：
試驗(yàn)列1：對(duì)實(shí)施例1-13獲得的潤(rùn)滑油添加劑添加到機(jī)油中后，將其按照以下方式進(jìn)行試驗(yàn)處理：
本發(fā)明創(chuàng)造采用MRS-10J杠桿式四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)試了本發(fā)明潤(rùn)滑油的極壓性能和長(zhǎng)時(shí)磨損性能。極壓性能用最大咬負(fù)荷PB值表征，PB值越大，潤(rùn)滑油的極壓性能越好，抗磨性能越佳。長(zhǎng)時(shí)磨損性能采用的是磨斑直徑來(lái)表征，，磨斑直徑越小，潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑效果越好。
表1：極壓性能測(cè)試(測(cè)試條件為：極壓300N，時(shí)間35min)與長(zhǎng)時(shí)磨損性能測(cè)試
由上述對(duì)實(shí)施例1-13獲得的潤(rùn)滑油添加劑進(jìn)行性能測(cè)試，其結(jié)果顯示，在極壓性能和長(zhǎng)時(shí)間磨損性能方面，均具有較優(yōu)的性質(zhì)。
試驗(yàn)列2：將本發(fā)明創(chuàng)造獲得的產(chǎn)品，添加在機(jī)動(dòng)車中，并具體按照以下操作：
選擇的是一輛2001年出廠的轎車，該車已經(jīng)行駛4萬(wàn)公里，平時(shí)燃油消耗量為8.1-9.5L/100km，上坡動(dòng)力較差，振動(dòng)聲音較大，裝滿后，上立交橋的最高速度約為40km/h，機(jī)油消耗為3.6-3.8L/4000km；在將其換上新機(jī)油，并行駛3km后，加入本發(fā)明創(chuàng)造的產(chǎn)品，添加量為占新機(jī)油質(zhì)量的1％，控制時(shí)速為30km/h行駛3-7min后，再將其滿載上立交橋，其時(shí)速達(dá)到80km/h左右，燃油消耗情況為5.7-6.5L/100km，機(jī)油消耗為3.1-3.5L/17000km。
本發(fā)明創(chuàng)造具體采用添加的潤(rùn)滑油添加劑是按照實(shí)施例1-實(shí)施例13的原料配方和制備方法獲取的，其各自在添加入上述轎車中后，其所帶來(lái)的效果如表2所示：
表2