專利名稱:銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法
本發(fā)明涉及用物理化學(xué)方法制備銅鋅納米潤滑護(hù)理劑。傳統(tǒng)的潤滑方式是用潤滑油油膜來減少摩擦磨損。為此，世界各大石油公司紛紛增加和改善潤滑油的添加劑組份，以提高潤滑油抗摩擦磨損的能力；或添加耐磨物質(zhì)，在金屬表面涂上或鍍上一層膜來減輕摩擦磨損。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)r，接觸點(diǎn)處的油膜可能因?yàn)殡y耐高溫與高壓而破壞，耐磨物質(zhì)形成的膜也因結(jié)合不牢而剝離，同時(shí)，在熱和壓力下，潤滑油組份還會(huì)不斷氧化、變質(zhì)，產(chǎn)生酸性物質(zhì)而腐蝕金屬。目前市場上的有機(jī)物添加劑普遍采用熱激活原理，雖然具有較好的潤滑性能，但卻都需要潤滑油達(dá)到一定溫度才起作用，同時(shí)不可避免的存在著導(dǎo)熱性不良，高溫下分解和碳化問題，從而較長時(shí)間使用后使摩擦部位受到腐蝕，最終會(huì)影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。有機(jī)物添加劑高溫下分解還可能產(chǎn)生出有毒氣體，增大了廢氣的排放量從而影響環(huán)境。
納米銅鋅粉作為一種良好的潤滑介質(zhì)可以廣泛應(yīng)用在汽車，輪船，飛機(jī)，坦克及傳動(dòng)機(jī)械裝置等各種高負(fù)荷工作狀況下的機(jī)械設(shè)備上，它的潤滑效果和自修復(fù)功能是一般潤滑油所無法媲美的。它比單純的納米銅粉更耐磨損。銅鋅納米潤滑護(hù)理劑在設(shè)計(jì)方案上采用了與目前市場上普遍采用的潤滑油有機(jī)物添加劑完全不同的構(gòu)思。銅鋅納米潤滑護(hù)理劑中的納米銅鋅粉在相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)r，牢固地涂敷在發(fā)動(dòng)機(jī)油缸中的摩擦件上，隨時(shí)起到緩沖作用。此外，納米銅鋅粉相對(duì)于有機(jī)物添加劑具有更好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性，因此從根本上解決了潤滑油添加劑在高溫下有可能產(chǎn)生分解和碳化以及長時(shí)間使用造成零件腐蝕的問題。銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的潤滑原理為納米微型滾珠軸承結(jié)構(gòu)原理，由于超細(xì)納米銅鋅粉在摩擦工件界面上形成微型滾珠軸承，從而使原本的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，大幅度減小了摩擦損耗。銅鋅納米潤滑護(hù)理劑中的納米銅鋅粉還在磨損表面形成牢固的附著膜層并填充磨損部位，由于這些納米銅鋅粉細(xì)且軟，從而達(dá)到了修復(fù)的作用。該護(hù)理劑的溶劑選用高品質(zhì)的潤滑油，耐磨添加劑選用超細(xì)納米銅鋅粉，納米銅鋅粉外觀呈紅褐色，處于未氧化狀態(tài)，這就進(jìn)一步保證了它能加強(qiáng)納米銅鋅粉的潤滑效果和修復(fù)功能而且導(dǎo)熱性良好，能改善發(fā)動(dòng)機(jī)在油箱中的散熱性能，防止發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體過熱。在環(huán)保方面，銅鋅納米潤滑護(hù)理劑在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生污染問題，沒有那種有機(jī)物添加劑高溫下分解的情況發(fā)生。由于納米銅鋅粉的作用，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，節(jié)約能源，減少了廢氣的排放根。據(jù)30多輛不同型號(hào)汽車使用銅鋅納米潤滑護(hù)理劑后的統(tǒng)計(jì)效果如下摩擦磨損降低50-75％，能(油)耗降低10-25％，污染降低20-55％，動(dòng)力提升5-15％，引擎壽命提高25-50％。
銅鋅納米潤滑護(hù)理劑，尤其適合國內(nèi)市場。國內(nèi)車輛機(jī)械的運(yùn)用狀況和壽命不盡人意1)質(zhì)量有待提高。與國際先進(jìn)水平相比，機(jī)器設(shè)計(jì)不夠合理；原材料比較脆軟，不耐磨；零件加工以及整機(jī)裝配精度欠佳。2)使用條件苛刻。超重現(xiàn)象嚴(yán)重；道路及交通情況復(fù)雜，導(dǎo)致制動(dòng)、換檔、溝坎跳動(dòng)、熄火再啟動(dòng)頻繁，機(jī)械經(jīng)常處于交變沖擊負(fù)荷狀態(tài)。3)燃油純凈度不夠。燃燒不太完全必然排煙多，并容易在燃燒室內(nèi)積炭；積炭進(jìn)一步惡化燃燒，加劇磨損。4)維護(hù)不到位。市面上潤滑油混雜假貨；零配件次品不少。因此，不少車只跑了幾萬公里便磨損松曠，動(dòng)力下降，油耗和尾氣超標(biāo)，故障頻繁，十來萬公里就要三?；虼笮蘖恕?br>本發(fā)明的目的就是為了研制出一種高效耐摩擦磨損的潤滑油護(hù)理劑，即銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法。它是以化學(xué)法制備的無氧化納米銅粉和納米鋅粉為原料，按納米銅粉納米鋅粉為100∶1-5的比例在充氬氣的球磨罐中混合均勻，球磨時(shí)間為2-5小時(shí)。納米銅鋅粉也可以直接用絡(luò)合還原法用鋅還原氨水絡(luò)合的銅鹽來制備；為了提高納米銅鋅粉的可分散性和抗氧化性能在混合攪拌均勻的納米銅鋅粉中加入一定量的抗氧化劑和分散劑的水溶液，混合攪拌均勻，抗氧化劑和分散劑的重量為納米銅鋅粉總重量的0.1-1％，抗氧化劑和分散劑的水溶液濃度為0.5-5克/升；已添加抗氧化劑和分散劑水溶液的納米銅鋅粉在烘箱中烤干水分，烘干溫度為40-60℃，時(shí)間為3-6小時(shí)；為了進(jìn)一步提高納米銅鋅粉的抗氧化性并使其在潤滑油中更具有親油性，納米銅鋅粉在烘箱中烘干水分后加入適量的SAE10W級(jí)機(jī)油，每公斤納米銅鋅粉中加入30-60毫升機(jī)油，然后在烘箱中烘干，烘干后的納米銅鋅粉呈紅褐色、容易分散、不易起粉塵；機(jī)油烘干后的納米銅鋅粉可以真空封裝或放入充氬氣的容器中保存，最后以超聲波振動(dòng)法把烘干后的納米銅鋅粉4.5-9克分散在150毫升SEA10W級(jí)汽車機(jī)油中，超聲波振動(dòng)分散均勻后裝入體積為180毫升的不透明硬塑料瓶中。
納米銅粉和納米鋅粉的質(zhì)量檢驗(yàn)采用JEOL高分辯透射電子顯微鏡觀察法來測定，該方法測定納米銅粉和納米鋅粉的粒度在40-80納米范圍內(nèi)，形狀為球形或類球形，純度達(dá)99％以上(經(jīng)過LINK-OPAL能譜分析)，高分辯透射電子顯微鏡觀察和X光衍射分析均未發(fā)現(xiàn)納米銅粉的氧化物和納米鋅粉的氧化物。
所用的抗氧化劑為抗壞血酸、二苯胺和硫化聚烯烴等。分散劑為聚乙二醇、失水山梨醇油酸脂等。所用水溶液中的水為離子交換的純凈水或蒸餾水。
超聲波發(fā)生器的功率為50-150瓦，超聲波振動(dòng)時(shí)間為20-60分鐘，以達(dá)到納米銅鋅粉顆粒在機(jī)油中能分散而無團(tuán)聚塊狀物。
本發(fā)明的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法的優(yōu)點(diǎn)在于1.由于本發(fā)明采用無氧化納米銅粉和納米鋅粉或絡(luò)合還原的納米銅鋅粉為原料并加入抗氧化劑保護(hù)，納米銅鋅粉表面無氧化物，這就保證了納米銅鋅粉的高效抗摩擦磨損性能和良好的導(dǎo)熱散熱性能以及對(duì)機(jī)械損傷部位的修復(fù)功能。
2.由于本發(fā)明采用了在納米銅鋅粉表面包了一層潤滑油膜而使納米銅鋅粉容易分散在機(jī)油中。
3.本發(fā)明采用了超聲波振動(dòng)分散法分散納米銅鋅粉，改善了納米銅鋅粉在機(jī)油中的分散性能。
4.本發(fā)明的方法簡單，工藝流程短，易于操作。
用以下非限定實(shí)施對(duì)本發(fā)明的工藝流程作進(jìn)一步說明，將有益于對(duì)本發(fā)明特點(diǎn)進(jìn)一步的理解，而不作為唯一的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)力要求書來確定。
實(shí)施例1以化學(xué)法制備的無氧化納米銅粉和納米鋅粉為原料。納米銅粉和納米鋅粉的質(zhì)量檢驗(yàn)采用JEOL高分辯透射電子顯微鏡觀察法來測定，該方法測定納米銅粉和納米鋅粉的粒度在40-80納米范圍內(nèi)，形狀為球形或類球形，純度達(dá)99％以上(經(jīng)過LINK-OPAL能譜分析)納米銅粉呈紅褐色。按納米銅粉∶納米鋅粉為100∶5的摩爾質(zhì)量比配制105克納米銅鋅粉，在充氬氣的球磨罐中混合均勻，球磨時(shí)間為2小時(shí)；然后在混合攪拌均勻的納米銅鋅粉中加入抗氧化劑抗壞血酸和分散劑聚乙二醇的去離子水溶液，所用200毫升去離子水溶液中含抗壞血酸0.5克、聚乙二醇0.5克，混合攪拌均勻后把上述已添加抗氧化劑和分散劑水溶液的納米銅鋅粉放入烘箱中于氬氣保護(hù)下50℃烘烤4小時(shí)；烤干水分后加入SAE10W級(jí)機(jī)油，攪拌均勻，再放入烘箱中氬氣保護(hù)下于60℃烘烤5小時(shí)。烘干后的納米銅鋅粉呈紅褐色、易分散且不易起粉塵；以超聲波振動(dòng)法把烘干后的納米銅鋅粉4.5克分散在150毫升SEA10W級(jí)汽車機(jī)油中。超聲波發(fā)生器的功率為50瓦，超聲波振動(dòng)時(shí)間為20-60分鐘，以達(dá)到納米銅鋅粉顆粒在機(jī)油中能分散而無團(tuán)聚結(jié)塊；最后裝入體積為180毫升的不透明塑料瓶中。
實(shí)施例2其操作方法與實(shí)施例1基本相同其不同之處是所用納米銅鋅粉是采用絡(luò)合還原法用鋅粉還原已絡(luò)合的銅鹽溶液，銅鹽溶液如氯化亞銅或硫酸銅等，還原后可制備出銅∶鋅的摩爾質(zhì)量比為100∶1-5的銅鋅納米粉。因而不需要攪拌就已經(jīng)得到混合均勻的銅鋅納米粉，實(shí)際鋅含量和銅鋅納米粉的顆粒度由高分辯透射電子顯微鏡觀察和能譜分析來測定。例如本實(shí)施例2中測得銅鋅納米粉的銅∶鋅(摩爾質(zhì)量比)為100∶3；稱103克銅鋅納米粉放入燒杯中，然后在混合攪拌均勻的納米銅鋅粉中加入抗氧化劑抗壞血酸和分散劑聚乙二醇的去離子水溶液，所用200毫升去離子水溶液中含抗壞血酸0.5克、聚乙二醇0.5克，混合攪拌均勻后把上述已添加抗氧化劑和分散劑水溶液的納米銅鋅粉放入烘箱中于氬氣保護(hù)下50℃烘烤4小時(shí)；烤干水分后加入SAE10W級(jí)機(jī)油，攪拌均勻，再放入烘箱中氬氣保護(hù)下于60℃烘烤5小時(shí)。烘干后的納米銅鋅粉呈紅褐色、易分散且不易起粉塵；以超聲波振動(dòng)法把烘干后的納米銅鋅粉4.5克分散在150毫升SEA10W級(jí)汽車機(jī)油中。超聲波發(fā)生器的功率為50瓦，超聲波振動(dòng)時(shí)間為20-60分鐘，以達(dá)到納米銅鋅粉顆粒在機(jī)油中能分散而無團(tuán)聚結(jié)塊；最后裝入體積為180毫升的不透明塑料瓶中。
權(quán)利要求
1.銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，其特征是，(1)以納米銅粉、納米鋅粉和汽車潤滑油為主要原料配制而成。納米銅粉與納米鋅粉的摩爾質(zhì)量比為100∶1.0-5；納米銅鋅粉也可以直接用絡(luò)合還原法用鋅還原氨水絡(luò)合的銅鹽來制備。(2)將納米銅粉和納米鋅粉按比例混合攪拌均勻；(3)在混合攪拌均勻的納米銅鋅粉中加入一定量的抗氧化劑和分散劑的水溶液，混合攪拌均勻，抗氧化劑和分散劑的重量為納米銅鋅粉總重量的0.1-1％，抗氧化劑和分散劑的水溶液濃度為0.1-5克/升；(4)把上述已添加抗氧化劑和分散劑水溶液的納米銅鋅粉放入烘箱中烤干水分；(5)烤干水分后加入少量機(jī)油，攪拌均勻，再放入烘箱中烘干；(6)以超聲波振動(dòng)法把烘干后的納米銅鋅粉4.5-9克分散在150毫升SEA 10W級(jí)汽車機(jī)油中。
2.根據(jù)權(quán)力要求1的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，其特征是，所說的納米銅粉和納米鋅粉的顆粒度均小于100納米，純度高于99.5％。
3.根據(jù)權(quán)力要求1的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，其特征是，將納米銅粉和納米鋅粉按比例在球磨機(jī)中混合攪拌均勻，攪拌罐中采用不同直徑的瑪瑙球攪拌，攪拌溫度為室溫，攪拌時(shí)間為2-5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)力要求1的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，其特征是，所用的抗氧化劑為抗壞血酸、二苯胺、硫化聚烯烴等。分散劑為聚乙二醇、失水山梨醇油酸脂、乳化OP(聚乙二醇辛基苯基醚)等。
5.根據(jù)權(quán)力要求1的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，其特征是，已添加抗氧化劑和分散劑水溶液的納米銅鋅粉在烘箱中氬氣保護(hù)下烤干水分，烘干溫度為40-60℃，時(shí)間為3-6小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)力要求1或5的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，其特征是，納米銅鋅粉在烘箱中烘干水分后加入適量的SAE 10W級(jí)機(jī)油，每公斤納米銅鋅粉中加入30-60毫升機(jī)油，攪拌均勻后在烘箱中氬氣保護(hù)下于40-60℃烘烤3-8小時(shí)。
7.烘干的納米銅鋅粉呈紅褐色、易分散且不易起粉塵可以真空封裝或放入充氬氣的容器中保存，以備配制銅鋅納米潤滑護(hù)理劑。
8.根據(jù)權(quán)力要求1或7的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，其特征是，以超聲波振動(dòng)法把烘干后的納米銅鋅粉4.5-9克分散在150毫升SEA 10W級(jí)汽車機(jī)油中。超聲波發(fā)生器的功率為50-150瓦，超聲波振動(dòng)時(shí)間為20-60分鐘，以達(dá)到納米銅鋅粉顆粒在機(jī)油中能分散而無團(tuán)聚。
專利摘要
本發(fā)明為銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的制備方法，技術(shù)領(lǐng)域：
納米新材料的應(yīng)用。所要解決的技術(shù)問題1.減少機(jī)動(dòng)車或機(jī)械設(shè)備因摩擦帶來的能源損耗，從而節(jié)省能源；2.減少機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)械設(shè)備的摩擦磨損從而提高起機(jī)械性能；3.減少機(jī)動(dòng)車積炭現(xiàn)象及廢氣的排放量，減少環(huán)境污染。技術(shù)方案本發(fā)明涉及用物理化學(xué)方法來制備一種高效耐摩擦磨損的銅鋅納米潤滑護(hù)理劑的方法。其原理為納米微型滾珠軸承結(jié)構(gòu)原理，使滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，減低摩擦損耗。并在磨損表面形成牢固的附著膜層并填充磨損部位，從而達(dá)到了修復(fù)的作用。由于納米銅鋅粉的作用，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，節(jié)約能源，減少了廢氣的排放。主要用途凡是用到潤滑劑的地方都能用到。
文檔編號(hào)C10M125/00GKCN1699527SQ200510080034
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年6月28日
發(fā)明者申瑩, 張媛 申請(qǐng)人:申瑩, 張媛導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan