專(zhuān)利名稱(chēng)：親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的技術(shù)領(lǐng)域包括納米材料學(xué)、化學(xué)、運(yùn)動(dòng)機(jī)械的潤(rùn)滑和摩擦。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的制備以及在潤(rùn)滑載體溶劑中的分散和穩(wěn)定方法。
背景技術(shù)：
液體潤(rùn)滑是最流行的一種潤(rùn)滑方式。由于液體環(huán)境因素影響很大，在復(fù)雜條件下會(huì)使摩擦系數(shù)增大，金屬磨損也增大。為了解決液體潤(rùn)滑的缺陷，主要方法是加入各種添加劑，以便改善潤(rùn)滑介質(zhì)的理化性質(zhì)，從而提高潤(rùn)滑劑的摩擦性能。但是，在高溫下，這些添加劑因高溫分解和結(jié)塊大大降低了潤(rùn)滑性能，同時(shí)，對(duì)金屬的腐蝕作用增大。另外，這些添加劑制備工藝復(fù)雜，成本較高，并且還會(huì)污染環(huán)境，因此應(yīng)用范圍受到限制。
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)納米銅和銅合金作為潤(rùn)滑油添加劑可顯著提高潤(rùn)滑性能并減少機(jī)械磨損，提高動(dòng)力性能，延長(zhǎng)使用壽命(《潤(rùn)滑與密封》，1997，(5)65-66何峰等)?，F(xiàn)有理論認(rèn)為，納米銅粉作為潤(rùn)滑添加劑，能夠顯著提高摩擦學(xué)性能及自修復(fù)性能的機(jī)制如下1.由于納米銅粉在摩擦工件界面上形成微型軸承滾珠，從而使原本的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，使摩擦力減小到原來(lái)的5％左右，所以大幅度減小了摩擦損耗，尤其是在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械啟動(dòng)時(shí)起到了緩沖作用，避免了摩擦工件之間的直接碰撞。
2.納米銅粉添加劑在磨損表面形成附著并填充磨損部位，最終通過(guò)相互擴(kuò)散而牢固結(jié)合。由于這些納米銅粉細(xì)且軟，在摩擦部件表面形成保護(hù)層，從而達(dá)到了修復(fù)的作用。
3.納米銅粉較有機(jī)物添加劑的高溫化學(xué)穩(wěn)定性好，不存在高溫下的結(jié)塊和碳化現(xiàn)象。此外，與目前所有有機(jī)物添加劑所采用的“熱激活”原理相比，納米銅添加劑在各個(gè)方面都具有先進(jìn)性?！盁峒せ睢敝挥性跓釥顟B(tài)下才能“激活”，而在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械啟動(dòng)時(shí)的瞬間撞擊所造成的磨損可占汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械總磨損的80％以上，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械處于低溫，有機(jī)物添加劑不能發(fā)揮作用，但納米銅添加劑卻能很好地起到保護(hù)作用。
已公告的專(zhuān)利CN03109198.9中公布的配比沒(méi)有考慮到加入納米銅粉添加劑的配比對(duì)潤(rùn)滑介質(zhì)散熱性能的改善，導(dǎo)致潤(rùn)滑性能的下降。
已公告的專(zhuān)利CN03109198.9中公布的工藝包含了球磨過(guò)程，本發(fā)明中所涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的制備過(guò)程無(wú)需球磨處理，從而減少了材料的污染環(huán)節(jié)并降低了加工成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有耐磨、減磨、自修復(fù)作用以及良好散熱性能的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的制備方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種通過(guò)金屬抗氧化處理對(duì)納米銅粉進(jìn)行親油性表面改性的方法，從而不僅使納米銅粉具有親油性，同時(shí)具有易分散、抗氧化性，使之易于保存。
本發(fā)明的主要優(yōu)勢(shì)在于1.本發(fā)明涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑能夠明顯提高潤(rùn)滑油、齒輪油、潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑效果。其特征在于與未添加本發(fā)明所涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的潤(rùn)滑介質(zhì)相比，添加了本發(fā)明所涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的潤(rùn)滑介質(zhì)其潤(rùn)滑性能具有明顯的改善，同時(shí)具有自修復(fù)功能。與有機(jī)物添加劑產(chǎn)品相比，本發(fā)明涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑不存在高溫下的結(jié)塊和碳化現(xiàn)象。
2.本發(fā)明提出了一種使納米銅粉實(shí)現(xiàn)親油性、易分散性、抗氧化性的方法，從而大大簡(jiǎn)化了防止內(nèi)米銅粉團(tuán)聚和氧化、變質(zhì)的工藝流程，在制備本發(fā)明涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑時(shí)，納米銅粉易于分散并長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，本發(fā)明也大幅度降低了納米銅粉長(zhǎng)期保存成本。
3.本發(fā)明涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑在考慮到明顯提高潤(rùn)滑油、齒輪油、潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑效果的同時(shí)，也考慮到納米銅粉配比對(duì)改善潤(rùn)滑介質(zhì)散熱性能的影響，這一點(diǎn)是已公告的專(zhuān)利CN03109198.9所沒(méi)有提到的。由于以上影響因素的優(yōu)化，潤(rùn)滑油及其它潤(rùn)滑介質(zhì)的氧化問(wèn)題得到明顯的改善。
4.本發(fā)明涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑在制備過(guò)程中無(wú)需球磨處理，從而減少了材料的污染環(huán)節(jié)并降低了加工成本。
本發(fā)明主要采取以下方案實(shí)現(xiàn)1.納米銅粉的親油性改性將根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銅粉在保護(hù)氣氛(Ar或N2)下進(jìn)行液相收集，收集完畢后在納米銅粉中根據(jù)權(quán)利要求1所述的量加入金屬抗氧化劑油酸鉀、異戊酸異戊酯、失水山梨醇單油酸酯、抗壞血酸、聚乙烯醇等一種或多種混合物，并將此混合物充分?jǐn)嚢杈鶆颉?br> 將此混合物在50-200℃溫度范圍內(nèi)保溫1-2小時(shí)，同時(shí)通以保護(hù)氣氛(Ar或N2)加以保護(hù)，保溫完畢后將該納米銅粉隨爐冷卻，冷卻過(guò)程中繼續(xù)維持保護(hù)氣氛的壓力。變化待銅粉完全冷卻后，將其真空包裝并保存于干燥器中。
2.親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的制備一種含親油性納米銅粉的新型潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于該潤(rùn)滑修復(fù)劑的體積百分含量主要由基礎(chǔ)油90-97％(最佳配比為95-97％)、分散劑0.5-15％(最佳配比為3-7％)、粘稠劑1-3％(最佳配比為1.5-2.5％)、金屬抗氧化劑1-3％(最佳配比為1-2.5％)以及親油性納米銅粉20-70克/升(最佳配比為35-50克/升)組成。
所說(shuō)的基礎(chǔ)油選用10W/40SJ、15W/40、SE/CC、SF/CD等發(fā)動(dòng)機(jī)油、GL-4、GL-5、GL-6齒輪油、鋰基潤(rùn)滑脂、鈣基潤(rùn)滑脂、極壓鋰基潤(rùn)滑脂等。
所說(shuō)的分散劑為聚異丁烯丁二酰亞胺、失水山梨醇單油酸酯、亞麻酸、亞油酸、高酯磺酸鹽等一種或多種混合物。
所說(shuō)的粘稠劑為N-十八烷基對(duì)苯二鉀酸酰胺鈉鹽、硬脂酸鋰、油酸鈉等一種或多種混合物。
所說(shuō)的金屬抗氧化劑為油酸鉀、異戊酸異戊酯、失水山梨醇單油酸酯、抗壞血酸、聚乙烯醇等一種或多種混合物。
所說(shuō)的親油性納米銅粉的粒度分布在20-100nm之間，純?yōu)?9％以上，形狀為球形或類(lèi)球形。
本發(fā)明涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的制備方法是將基礎(chǔ)油、分散劑、粘稠劑、親油性納米銅粉按權(quán)利要求(1)中比例和混合后用超聲波振蕩1-5小時(shí)所得。
本發(fā)明涉及的含親油性納米銅粉的潤(rùn)滑修復(fù)劑在使用前與潤(rùn)滑油、齒輪油、潤(rùn)滑脂按比例1∶(10-100)充分混合即可。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將權(quán)利要求1所述的納米銅粉100克在Ar氣保護(hù)下進(jìn)行液相收集，此時(shí)保護(hù)氣氛壓力為10Torr，收集完畢后將納米銅粉中加入金屬抗氧化劑異戊酸異戊酯30毫升、失水山梨醇單油酸酯10毫升、油酸鉀10毫升，并將此混合物充分?jǐn)嚢杈鶆颉?br> 將此混合物在50-200℃溫度范圍內(nèi)保溫2小時(shí)，同時(shí)通以保護(hù)氣氛Ar氣加以保護(hù)，完畢后將納米銅粉隨爐冷卻，冷卻過(guò)程中繼續(xù)維持保護(hù)氣氛的壓力。待銅粉完全冷卻后，將其真空包裝并保存于干燥器中。再稱(chēng)取上述方法改性的納米銅粉5克，量取10W/40SJ發(fā)動(dòng)機(jī)油100毫升，聚異丁烯丁二酰亞胺3毫升，硬脂酸鋰0.5毫升，混合后經(jīng)超聲波振蕩1小時(shí)。結(jié)果表明，所得到的納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑具有很好的親油性和分散性，并且長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)數(shù)月后的觀察，經(jīng)親油性改性的納米銅粉未發(fā)生氧化或變質(zhì)。上述結(jié)果表明，經(jīng)此方法改性過(guò)的納米銅粉具有很好的抗氧化性。
實(shí)施例2量取實(shí)施例1制得的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑100毫升，按1∶30比例兌入到10W/40SJ汽油機(jī)油中，混合均勻。同時(shí)量取同樣體積的10W/40SJ發(fā)動(dòng)機(jī)油作為對(duì)比，然后將加與不加親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的兩種潤(rùn)滑介質(zhì)分別裝入兩臺(tái)同樣的摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦對(duì)比實(shí)驗(yàn)，所采用的磨塊同為GCr15軸承鋼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的潤(rùn)滑介質(zhì)處理得到的摩擦表面與不加親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的潤(rùn)滑介質(zhì)處理得到的摩擦表面相比，具有明顯的潤(rùn)滑和修復(fù)功能。
權(quán)利要求
1.一種親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于該潤(rùn)滑修復(fù)劑的體積百分含量主要由基礎(chǔ)油90-97％(最佳配比為95-97％)、分散劑0.5-15％(最佳配比為3-7％)、粘稠劑1-3％(最佳配比為1.5-2.5％)、金屬抗氧化劑1-5％(最佳配比為1-2.5％)以及納米銅粉20-70克/升(最佳配比為35-50克/升)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于所述基礎(chǔ)油選用10W/40SJ、15W/40、SE/CC、SF/CD等發(fā)動(dòng)機(jī)油、GL-4、GL-5、GL-6齒輪油、鋰基潤(rùn)滑脂、鈣基潤(rùn)滑脂、極壓鋰基潤(rùn)滑脂等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于所述分散劑為聚異丁烯丁二酰亞胺、失水山梨醇單油酸酯、亞麻酸、亞油酸、高酯磺酸鹽等一種或多種混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于所述粘稠劑為N-十八烷基對(duì)苯二鉀酸酰胺鈉鹽、硬脂酸鋰、油酸鈉等一種或多種混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于所述金屬抗氧化劑為油酸鉀、異戊酸異戊酯、失水山梨醇單油酸酯、抗壞血酸、聚乙烯醇等一種或多種混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于所述納米銅粉的粒度分布在20-100nm之間，純度為99％以上，形狀為球形或類(lèi)球形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于所述納米銅粉的親油性改性。將根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銅粉在保護(hù)氣氛(Ar或N2)下進(jìn)行液相收集，收集完畢后在納米銅粉中根據(jù)權(quán)利要求1所述的量加入金屬抗氧化劑油酸鉀、異戊酸異戊酯、失水山梨醇單油酸酯、抗壞血酸、聚乙烯醇等一種或多種混合物，并將此混合物充分?jǐn)嚢杈鶆?。將此混合物?0-200℃溫度范圍內(nèi)保溫1-2小時(shí)，同時(shí)通以保護(hù)氣氛(Ar或N2)加以保護(hù)，保溫完畢后將該納米銅粉隨爐冷卻，冷卻過(guò)程中繼續(xù)維持保護(hù)氣氛的壓力。待銅粉完全冷卻后，將其真空包裝并保存于干燥器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑修復(fù)劑，其特征在于該潤(rùn)滑修復(fù)劑是由基礎(chǔ)油、分散劑、粘稠劑、親油性納米銅粉按權(quán)利要求(1)中比例混合后用超聲波振蕩1-5小時(shí)所得。本發(fā)明涉及的親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑在使用前與潤(rùn)滑油、齒輪油、潤(rùn)滑脂按比例1∶(10-100)充分混合即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑，其中包括納米銅粉親油性的表面改性方法以及親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑的制備方法。本發(fā)明的主要特征在于(1)納米銅粉經(jīng)表面改性后得到了很好的親油性，同時(shí)具有易分散性、抗氧化性和穩(wěn)定性；(2)該親油性納米銅粉潤(rùn)滑修復(fù)劑兌入到潤(rùn)滑介質(zhì)中能很好地改善其摩擦學(xué)性能，顯著降低摩擦系數(shù)，減少磨損，改善散熱效應(yīng)，并具有自修復(fù)功能。
文檔編號(hào)C10M125/04GK1858168SQ200510068250
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月8日
發(fā)明者李遠(yuǎn)松 申請(qǐng)人:李遠(yuǎn)松