專利名稱：一種潤(rùn)滑劑中超細(xì)添加劑分散性的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潤(rùn)滑劑，尤其是涉及一種潤(rùn)滑劑中顆粒物分散性的測(cè)定方法。
技術(shù)背景
潤(rùn)滑劑在機(jī)械設(shè)備中有著極其重要的作用，單從煉油工藝上提高基礎(chǔ)油油品的質(zhì)量已遠(yuǎn)不能滿足低速、高速、高載荷、大功率、高溫、低溫、高真空、高輻射等不同使用條件的需要，必須在潤(rùn)滑劑中加人各種添加劑來提高潤(rùn)滑劑的質(zhì)量。近年來，國(guó)內(nèi)外將超細(xì)微粒特別是納米顆粒應(yīng)用于潤(rùn)滑體系中，納米材料具有表面積大、高擴(kuò)散性、易燒結(jié)性、熔點(diǎn)低、硬度大等特點(diǎn)，不但可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦系數(shù)，而且還能對(duì)摩擦表面進(jìn)行一定程度的填補(bǔ)和修復(fù)。納米潤(rùn)滑油添加劑具有突出的抗極壓性能和優(yōu)異的抗磨性，較好的潤(rùn)滑性能，適合在重載、低速、高溫下工作；同時(shí)，它又綜合了流體潤(rùn)滑和固體潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，不同于一般的固體潤(rùn)滑材料。
由于超細(xì)添加劑表面積大，顆粒本身容易團(tuán)聚，其加入到潤(rùn)滑劑中的分散性成為影響其作用的關(guān)鍵因素，而超細(xì)添加劑在潤(rùn)滑劑中分散程度往往與添加劑原始粒徑相差甚遠(yuǎn)，通過對(duì)超細(xì)添加劑進(jìn)行表面改性、改變添加方式等可以改善其分散性，因此評(píng)價(jià)其分散性對(duì)確定工藝條件和最終潤(rùn)滑劑產(chǎn)品質(zhì)量都至關(guān)重要。與納米粒子制備技術(shù)相比，納米添加劑作為潤(rùn)滑材料在潤(rùn)滑劑中涉及到納米顆粒本身的團(tuán)聚和分散問題，由于潤(rùn)滑劑流動(dòng)性差、粘度高、成分復(fù)雜，產(chǎn)品中超細(xì)顆粒添加劑的分散性檢驗(yàn)十分困難，從而限制了其應(yīng)用推廣。
目前，常用透光率法并結(jié)合沉降法測(cè)定超細(xì)顆粒物分散性，觀察一定時(shí)間內(nèi)吸光度的變化，變化小者分散性好，這種方法對(duì)于粘度大或不透明的潤(rùn)滑劑體系難以應(yīng)用；而在粒度觀察法中，使用顯微鏡或圖像分析儀觀察粒徑大小和分布，視野中顆粒數(shù)有限，刮成薄膜時(shí)容易使樣品失真；公開號(hào)為CN1570601的專利文獻(xiàn)報(bào)道了一種測(cè)試橡膠中納米材料分散性的方法，該方法是將含納米氧化鋅粉體的橡膠冷凍，冷凍后的橡膠切成5(Γ90納米的薄片，然后用掃描電鏡觀察；公開號(hào)為CN1945277A專利文獻(xiàn)報(bào)道了一種測(cè)定不溶物質(zhì)在溶液中分散性的方法，該方法是利用計(jì)算倒出懸浮液的平均濃度和靜置前均勻懸浮液的濃度之比來衡量不溶物質(zhì)的分散度JP2008003079A報(bào)道了一種潤(rùn)滑劑中顆粒物粒徑的測(cè)試方法，是用與潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)油性質(zhì)相似的溶劑稀釋樣品，超聲分散，然后用粒度測(cè)試儀測(cè)定添加顆粒物的原始粒徑。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)定超細(xì)添加劑在潤(rùn)滑劑中分散性的方法，該方法測(cè)量物質(zhì)范圍寬、方法簡(jiǎn)便，適用于含超細(xì)添加劑的潤(rùn)滑劑的制備工藝控制、添加劑改性效果的評(píng)價(jià)和潤(rùn)滑劑最終產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的潤(rùn)滑劑中超細(xì)添加劑分散性的測(cè)定方法可通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)(1)取15 30份含有超細(xì)添加劑的相同質(zhì)量的潤(rùn)滑劑，每份潤(rùn)滑劑各至于一個(gè)離心管中，離心前在其中三份潤(rùn)滑劑的上層均取0. Γ0. 4g測(cè)試樣品，將其余的潤(rùn)滑劑每三份為一組地放在各自的離心機(jī)中同時(shí)離心，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為300(Γ30000轉(zhuǎn)/分；(2)每間隔5 15分鐘拿出一個(gè)離心機(jī)中相應(yīng)的一組樣品，在每份樣品的上層均取 0. Γ0. 4g測(cè)試樣品;(3)用原子吸收光譜法，按取樣的時(shí)間先后順序依次測(cè)定每份測(cè)試樣品中的添加劑含量，再分別計(jì)算每組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度，然后依次將后一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度與前一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度作差并除以前一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度，依次得到每?jī)山M之間的相對(duì)濃度變化值，當(dāng)相對(duì)濃度變化值小于或等于m時(shí)所需離心的時(shí)間越長(zhǎng)，在同樣轉(zhuǎn)速和介質(zhì)中的分散性越好。
本發(fā)明的依據(jù)是Mokes定律，為加速顆粒物的沉降以便于測(cè)定，在離心場(chǎng)中實(shí)施沉降，顆粒物的沉降速度與粒徑和離心加速度有關(guān)，以取樣點(diǎn)的添加劑的成分分析代替粒徑分析，通過調(diào)節(jié)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)沉降時(shí)間的可控性，對(duì)顆粒的形狀、粒度、粒度分布和是否帶電不做要求，測(cè)量物質(zhì)范圍寬，能反映顆粒物在潤(rùn)滑劑中的分散性。
具體實(shí)施方式
取15 30份相同質(zhì)量的潤(rùn)滑劑放入離心機(jī)的離心管中，該潤(rùn)滑劑含有超細(xì)添加劑，是市售或自制的添加有超細(xì)顆粒物的潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂或基礎(chǔ)油。添加劑成分是指石墨和金剛石的碳的同素異形體、含有軟質(zhì)金屬的單質(zhì)和化合物、碳酸鹽、氧化物和氫氧化物或含有硼、鋇、鈣、鉛、鎂、磷、鉀、鈉、鋰元素的化合物。含有的軟質(zhì)金屬的單質(zhì)和化合物是指含有鋁、錫、銅、鎳、鋅、銀、鉍和鉛的單質(zhì)和化合物。碳酸鹽是指碳酸鈣或碳酸鎂。氧化物和氫氧化物是指二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅、氫氧化鎳、氫氧化錳和氫氧化鎂。
將潤(rùn)滑劑靜置3分鐘后，在離心前，在其中三份潤(rùn)滑劑的上層均取0. Γ0. 4g潤(rùn)滑劑的測(cè)試樣品，離心管的上層是指離心管表面至離心管高度的1/6。將其余的每份潤(rùn)滑劑各至于一個(gè)離心管中，每三個(gè)樣品為一組放在一個(gè)離心機(jī)中離心，設(shè)定離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為 3000^30000 轉(zhuǎn) / 分。
每間隔5 15分鐘拿出一個(gè)離心機(jī)中的相應(yīng)的一組樣品，每組三份，在每份樣品的上層均取0.廣0.4g測(cè)試樣品。按添加劑的成分分析，成分分析是目標(biāo)添加劑所含元素分析的含量變化為標(biāo)志，用原子吸收光譜法，按取樣的時(shí)間先后順序依次測(cè)定每份測(cè)試樣品中的添加劑含量，再分別計(jì)算每組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度，即每組測(cè)試樣品中三份樣品的添加劑含量分析結(jié)果的平均值。沒有放入離心機(jī)中的三份樣品的平均濃度是Ctl、第一次 5^15分鐘時(shí)間間隔拿出的三份樣品的平均濃度是第一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度C1、第二次5 15分鐘時(shí)間間隔拿出的三份樣品的平均濃度是第二組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度 C2、依次類推得到第二組至第η組的測(cè)試樣品的添加劑平均濃度C3 C9。然后依次將后一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度與前一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度作差并除以前一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度依次得到每?jī)山M之間的相對(duì)濃度變化值，即相對(duì)濃度變化值Δ C1= (C1 -C0) / C0,Δ C2= (C2 -C1)/ CpAC3= (C3 -C2)/ C2......Δ C10= (C10 -C9)/C9。當(dāng)相對(duì)濃度變化值小于或等于21時(shí)所需離心的時(shí)間越長(zhǎng)，在同樣轉(zhuǎn)速和介質(zhì)中的分散性越好。
以下提供本發(fā)明的6個(gè)實(shí)施例實(shí)施例1取含有超細(xì)銅粉添加劑的PA010 (ΡΑ0 聚α-烯烴合成油)樣品12g，共15份，每份各至于一個(gè)離心管中，靜置3分鐘后，在其中三份的上層均取0. 4g測(cè)試樣品，稱為第一組測(cè)試樣品，其余樣品每三個(gè)樣品放在一個(gè)離心機(jī)中離心，共放入4個(gè)離心機(jī)中離心，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn) /分，間隔10分鐘拿出第一個(gè)離心機(jī)中的三份樣品，在這三份樣品的上層均取0. Ig測(cè)試樣品，為第二組測(cè)試樣品；以此類推，得到第三、第四、第五組測(cè)試樣品。再按SH/T 0102-92 (中華人民共和國(guó)石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))步驟，用原子吸收光譜法測(cè)定每份測(cè)試樣品中的銅含量，按取樣的時(shí)間先后依次測(cè)定得出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三份測(cè)試樣品的銅含量的平均濃度，沒有放入離心機(jī)中的第一組測(cè)試樣品的銅含量的平均濃度是Ctl、第一次間隔10分鐘拿出的第二組測(cè)試樣品的平均濃度是C1、第二次間隔10分鐘拿出的第三組測(cè)試樣品的平均濃度是 C2、依次類推得第四、第五組測(cè)試樣品的平均濃度C3、C4 ；然后，計(jì)算間隔10分鐘的各組測(cè)試樣品的相對(duì)濃度差值得到Δ C1^A C2,Δ C3、A C4,即Δ C1= (C1 -C0)/ C0, Δ C2= (C2 - C1) / CijA C3= (C3 -C2)/ C2, Δ C4= (C4 -C3)/ C3，相對(duì)濃度差值分別為 0. 15、0. 07、0. 03、 0. 02，相對(duì)濃度差到達(dá)0. 02的時(shí)間為40分鐘。
實(shí)施例2取含有超細(xì)銅粉添加劑的ΡΑ010樣品12g，共21份，每份各至于一個(gè)離心管中，靜置3 分鐘后，在其中三份的上層均取0. 4g測(cè)試樣品，稱為第一組測(cè)試樣品，其余樣品放入6個(gè)離心機(jī)中離心，并且每三個(gè)樣品放在一個(gè)離心機(jī)中，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，間隔10分鐘拿出第一個(gè)離心機(jī)中的三份樣品，在三份樣品的上層均取0. Ig測(cè)試樣品，為第二組測(cè)試樣品；以此類推，得到第三、第四、第五、第六、第七組測(cè)試樣品。再按SH/T 0102—92步驟，用原子吸收光譜法測(cè)定每份測(cè)試樣品中的銅含量，按取樣的時(shí)間先后依次測(cè)定得出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三份測(cè)試樣品的銅含量的平均濃度，沒有放入離心機(jī)中的第一組測(cè)試樣品的銅含量的平均濃度中Ctl，第一次間隔10分鐘拿出的第二組測(cè)試樣品的平均濃度是C1，第二次間隔10分鐘拿出的第三組測(cè)試樣品的平均濃度是C2，依次類推得出第四、第五、第六、第七組測(cè)試樣品的平均濃度是C3、C4、C5、C6 ；然后，再計(jì)算依次間隔10分鐘的各組測(cè)試樣品的相對(duì)濃度差值得到 ACpACyACpACpACpAQdhAQ= (C1 -C0) / C0,Δ C2= (C2 -C1)/ C1^A C3= (C3 -C2)/ C2, Δ C4= (C4 -C3)/ C3、AC5= (C5 -C4)/ C4, Δ C6= (C6 -C5)/ C5 相對(duì)濃度差值依次為0. 25,0. 16,0. 10,0. 05,0. 02,0. 01，由此可知，實(shí)施例1中的銅粉在離心40分鐘后相對(duì)濃度的變化小于0. 02，而實(shí)施例2中需要50分鐘，說明實(shí)施例2中的銅粉分散性比實(shí)施例1好。
實(shí)施例3取含有超細(xì)氧化鉛添加劑的500SN(SN 石蠟基中性油)樣品8g，共30份，每份各至于一個(gè)離心管中，靜置3分鐘后，在其中三份的上層均取0. 2g測(cè)試樣品，稱為第一組測(cè)試樣品， 其余樣品放入9個(gè)離心機(jī)中離心，每三個(gè)樣品放在一個(gè)離心機(jī)中，轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，間隔5 分鐘拿出第一個(gè)離心機(jī)中的三份樣品，在這三份樣品的上層均取0. Ig測(cè)試樣品，稱為第二組測(cè)試樣品，以此類推，得到第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十組測(cè)試樣品。再按SH/T 0617-95步驟，用原子吸收光譜法測(cè)定每份測(cè)試樣品中的鉛元素含量來代替氧化鉛的含量，按取樣的時(shí)間先后依次測(cè)定得出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三份測(cè)試樣品的鉛元素含量的平均濃度，沒有放入離心機(jī)中的第一組測(cè)試樣品的銅含量的平均濃度是Ctl、第一次間隔10分鐘拿出的第二組測(cè)試樣品的平均濃度是C1，依次類推得另外幾組測(cè)試樣品的平均濃度分別為C2 C9,計(jì)算依次間隔5分鐘的各組測(cè)試樣品的相對(duì)濃度差值得Δ C1^A C2,Δ C3、A C4、 AC5、AC6、AC7、AC8、AC9 分別為 0· 35,0. 26,0. 15,0. 12,0. 08,0. 06,0. 04,0. 02,0. 01，相對(duì)濃度差小于21的時(shí)間為40分鐘。
由于500SN基礎(chǔ)油粘度大于PA010，為了縮短測(cè)試時(shí)間，提高了離心機(jī)的轉(zhuǎn)速。
實(shí)施例4取含有銅粉添加劑的500SN樣品8g，共30份，每份各至于一個(gè)離心管中，靜置3分鐘后，在其中三份的上層均取0. 2g測(cè)試樣品，稱為第一組測(cè)試樣品，其余樣品放入9個(gè)離心機(jī)中離心，每三個(gè)樣品放在一個(gè)離心機(jī)中，轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，每間隔5分鐘拿出三份樣品，上層均取0. Ig測(cè)試樣品，得到第三至第十組測(cè)試樣品。再按SH/T 0102—92步驟，用原子吸收光譜法測(cè)定每份測(cè)試樣品中的銅元素含量，按取樣的時(shí)間先后依次測(cè)定得出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三份測(cè)試樣品的銅元素含量的平均濃度，沒有放入離心機(jī)中的第一組測(cè)試樣品的銅元素含量的平均濃度是Ctl，以此類推，得到第二至第十組測(cè)試樣品的平均濃度是C2 C9。再計(jì)算依次間隔5分鐘的相對(duì)濃度差值Δ C1 Δ C9分別為0. 25,0. 20,0. 18,0. 15,0. 10,0. 06、 0. 03,0. 03,0. 02，相對(duì)濃度差小于21的時(shí)間為90分鐘。說明實(shí)施例4中銅粉的分散性好于實(shí)施例3中氧化鉛的分散性。
實(shí)施例5取含有超細(xì)氧化鉛添加劑的脲基潤(rùn)滑脂樣品4g，共M份，每份各至于一個(gè)離心管中，靜置3分鐘后，在其中三份的上層取0. Ig測(cè)試樣品，稱為第一組測(cè)試樣品，其余樣品放入高速離心機(jī)中離心，轉(zhuǎn)速為30000轉(zhuǎn)/分，每間隔15分鐘取出三份樣品，上層均取 0. Ig測(cè)試樣品，得到第三至第七組測(cè)試樣品。再按SH/T 0617—95步驟，用原子吸收光譜法測(cè)定其中的鉛元素含量來代替氧化鉛的含量，按取樣的時(shí)間先后依次測(cè)定得出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三份測(cè)試樣品的鉛含量的平均濃度，沒有放入離心機(jī)中的第一組測(cè)試樣品的鉛含量的平均濃度是Ctl、第一次間隔15分鐘拿出的第二組測(cè)試樣品的平均濃度是C1、第二次間隔15分鐘拿出的第三組測(cè)試樣品的平均濃度是C2、依次類推得第四至第七組測(cè)試樣品的平均濃度 C3 C70然后，計(jì)算依次間隔15分鐘的相對(duì)濃度差得Δ C”A C2、A C3、A C4、A C5,Δ C6、 Δ C7分別為0. 19,0. 15,0. 11,0. 09,0. 05,0. 04,0. 02，相對(duì)濃度差小于2%的時(shí)間為105分鐘。
由于潤(rùn)滑脂粘度大，為縮短測(cè)試時(shí)間，提高了離心機(jī)的轉(zhuǎn)速。
實(shí)施例6取含有氫氧化鎳添加劑的脲基潤(rùn)滑脂樣品4g，共30份，每份各至于一個(gè)離心管中，靜置3分鐘后，在其中三份的上層均取0. Ig樣品，其余樣品放入高速離心機(jī)中離心， 轉(zhuǎn)速為30000轉(zhuǎn)/分，每間隔15分鐘取出第一個(gè)離心機(jī)中的三份樣品，上層取0. Ig樣品，按 SH/T 0617—95步驟，用原子吸收光譜法測(cè)定每其中的鎳元素含量，依次計(jì)算每間隔15分鐘的相對(duì)濃度差值Δ C”Δ C2,Δ C3, A C4,Δ C5,Δ C6,Δ C7、A C8,Δ C9 分別為 0. 12,0. 10、 0. 10、0. 09、0. 08、0. 06、0. 05、0. 03、0. 02，相對(duì)濃度差小于2%的時(shí)間為150分鐘。說明實(shí)施例6中氫氧化鎳的分散性好于實(shí)施例5中的氧化鉛。
由于超細(xì)顆粒物的沉降和介質(zhì)的粘度有關(guān)，粘度大的體系，應(yīng)該提高轉(zhuǎn)速，以縮短測(cè)試時(shí)間。在同樣介質(zhì)中，用相同轉(zhuǎn)速，測(cè)定濃度變化趨于平緩的最短時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)說明分散性越好。
權(quán)利要求
1.一種潤(rùn)滑劑中超細(xì)添加劑分散性的測(cè)定方法，其特征在于包括以下步驟(1)取15 30份含有超細(xì)添加劑的相同質(zhì)量的潤(rùn)滑劑，每份潤(rùn)滑劑各至于一個(gè)離心管中，離心前在其中三份潤(rùn)滑劑的上層均取0. Γ0. 4g測(cè)試樣品，將其余的潤(rùn)滑劑每三份為一組地放在各自的離心機(jī)中同時(shí)離心，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為300(Γ30000轉(zhuǎn)/分；(2)每間隔5 15分鐘拿出一個(gè)離心機(jī)中相應(yīng)的一組樣品，在每份樣品的上層均取 0. Γ0. 4g測(cè)試樣品;(3)用原子吸收光譜法，按取樣的時(shí)間先后順序依次測(cè)定每份測(cè)試樣品中的添加劑含量，再分別計(jì)算每組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度，然后依次將后一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度與前一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度作差并除以前一組測(cè)試樣品的添加劑平均濃度，依次得到每?jī)山M之間的相對(duì)濃度變化值，當(dāng)相對(duì)濃度變化值小于或等于m時(shí)所需離心的時(shí)間越長(zhǎng)，在同樣轉(zhuǎn)速和介質(zhì)中的分散性越好。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤(rùn)滑劑中超細(xì)添加劑分散性的測(cè)定方法，其特征是所述離心管的上層是指離心管表面至離心管高度的1/6處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤(rùn)滑劑中超細(xì)添加劑分散性的測(cè)定方法，其特征是所述潤(rùn)滑劑指市售或自制的添加有超細(xì)顆粒物的潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂或基礎(chǔ)油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤(rùn)滑劑中超細(xì)添加劑分散性的測(cè)定方法，其特征是所述添加劑成分是碳的同素異形體、含有軟質(zhì)金屬的單質(zhì)和化合物、碳酸鹽、氧化物和氫氧化物或含有硼、鋇、鈣、鉛、鎂、磷、鉀、鈉、鋰元素的化合物。
全文摘要
本發(fā)明公開一種潤(rùn)滑劑中超細(xì)添加劑分散性的測(cè)定方法，將每份潤(rùn)滑劑各至于一個(gè)離心管中，離心前在其中三份潤(rùn)滑劑的上層取樣，將其余每三份為一組地放在各自的離心機(jī)中同時(shí)離心，每間隔5~15分鐘拿一組，按取樣的時(shí)間先后順序依次測(cè)定每份樣品中的添加劑含量，再分別計(jì)算每組的添加劑平均濃度，然后依次將后一組的添加劑平均濃度與前一組的添加劑平均濃度作差并除以前一組的添加劑平均濃度，依次得到每?jī)山M之間的相對(duì)濃度變化值，當(dāng)相對(duì)濃度變化值小于或等于2%時(shí)所需離心的時(shí)間越長(zhǎng)，在同樣轉(zhuǎn)速和介質(zhì)中的分散性越好；本發(fā)明對(duì)顆粒的形狀、粒度、粒度分布和是否帶電不做要求，測(cè)量物質(zhì)范圍寬，能反映顆粒物在潤(rùn)滑劑中的分散性。
文檔編號(hào)G01N15/00GK102507396SQ201110314020
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者左曉亮, 張智宏, 梁慧軍 申請(qǐng)人:常州大學(xué)