[发明专利]具有自修复功能的微纳米矿物颗粒润滑添加剂、润滑油及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有减摩抗磨和自修复作用的润滑油添加剂及其配制技术，属于机械润滑技术领域。

背景技术

近年来研究表明，经过修饰的一些纳米级粒子或纳米粒子及其分散稳定剂加入润滑油中，可使润滑油的极压性能有很大提高。俄罗斯利用纳米金刚石作润滑油添加剂生产了牌号为N-50A磨合润滑剂，乌克兰科学院也研制了类似的润滑剂，牌号为M5-20和M5-21，专门用于内燃机磨合。使用该品在提高磨合质量的同时可使磨合时间缩短，节约燃料，延长发动机寿命。若用于精密加工机床的润滑，则可减少用油50％。我国的王示德用纳米石墨粉作添加剂合成了高级润滑油，并申请了发明专利。于志民采用纳米金属粉、抗氧剂及溶剂经一定工艺条件制成一种纳米金属微粉的润滑修补剂。使用的纳米金属粉包括10-100nm的纯镍和纯铜微粉，制得的润滑修补剂对汽车发动机气缸有保养润滑和修补效果。夏延秋等将10-50nm铜粉、镍粉、锡粉和铋粉分别加到基础油中，进行抗磨减摩性能试验。试验表明，在同等条件下其摩擦系数降低，磨痕宽度变小，提高润滑油的抗极压性能。美国密执安州大学用纳米金属做添加剂的润滑油与传统润滑油进行了对比实验，结果表明，纳米金属做添加剂的润滑油使凸轮轴和活塞环的磨损明显减少，并降低了表面摩擦，从而降低油耗，保证了汽油柴油机安全运行。中国石油润滑油研发中心与中科院兰州化物所，开发出了一种纳米铜添加剂。使用表明，将这种添加剂加入汽车发动机油中，可明显减少发动机的启动电流和增大汽缸压力。该剂使用一段时间后，可在缸套和活塞环表面形成一层保护膜。但上述材料均不具备自修复功能。

另一方面，为提高机械零件摩擦副的使用寿命，20世纪70年代由前苏联学者提出一种金属磨损自修复技术。这种自修复技术是指采用金属或非金属细小颗粒添加到油品和润滑脂中使用，在摩擦磨损条件下在机械零件表面上生成自修复保护膜层。当前广泛关注的自修复材料是主要成分为蛇纹石(羟基硅酸镁)为主的多种复杂组分构成的润滑油添加剂。鉴于蛇纹石成分复杂且不确定，故导致润滑介质中的矿物颗粒和金属表面是否发生具有自修复作用的置换反应取决于摩擦过程中多种过程和条件，因此出现其应用的实际效果不够稳定的现象。

但至今关于采用纳米MgO一类精细无机材料来制备添加剂，使得润滑剂兼有上述两种特性，即既具有纳米润滑添加剂的耐磨减摩的特点，又具有矿物成分自修复功能的润滑油添加技术尚未见报道。

发明内容

本发明专利的目的是制备一种兼具有纳米润滑添加剂的耐磨减摩的特点，又具有矿物成分自修复功能的润滑油添加剂，使得金属机械零件在运行中能够降低摩擦力、减轻磨损，并能实现磨损自修复，且实际效果稳定，以显著延长零件的使用寿命。

本发明提供一种具有自修复功能的微纳米矿物颗粒润滑添加剂，是经过表面修饰的亲油化度为60.98％，平均粒径为45-55nm，粒子的形状为球形的纳米MgO粉体。

本发明还要求保护一种含具有自修复功能的微纳米矿物颗粒润滑添加剂的润滑油，其包括0.1％-1.0％的纳米MgO粉体，所述纳米MgO粉体经过表面修饰，亲油化度为60.98％，MgO平均粒径为45-55nm，粒子的形状为球形。

本发明还要求保护一种具有自修复功能的微纳米矿物颗粒润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤：

1)制备平均粒径为45-55nm，粒子的形状为球形的纳米MgO粉体；

2)表面修饰取含油酸0.5-1.5％的95％的乙醇溶液作为修饰剂，修饰条件为将二者混合在恒温50-60℃油浴中搅拌，反应完全后自然冷却，再经抽滤、干燥即得。

所述的修饰剂浓度1.0％；修饰温度55℃；修饰时间3h时，修饰效果最佳。

所述的步骤1)中制备平均粒径为45-55nm，粒子的形状为球形的纳米MgO粉体的步骤可以采用任何本领域技术人员可获知的现有技术来制备，例如实施例1中所述的方法。又例如参考文献[1]、[2]、[3]中所述的方法。

本发明的有益效果在于：

1、与普通纳米颗粒润滑添加剂相比，纳米MgO微粒润滑油添加剂，不仅具备良好的抗磨减摩性能，而且有良好的自修复功能；与以羟基硅酸镁为主的自修复润滑添加剂相比，它能起到后者起不到的纳米润滑作用。

2、对MgO微粒表面进行修饰，使纳米MgO微粒添加在润滑油中防止发生团聚现象；增强纳米粉体在介质中的界面相容性，且当纳米微粒在一定的表面接触和摩擦产生闪温的工况下，表面修饰并不影响纳米MgO微粒与摩擦面上的铁基金属发生所期望的置换反应。