一种润滑添加剂、制备方法及其应用与流程

1.本发明涉及润滑剂添加剂技术领域，具体涉及一种润滑添加剂、制备方法及其应用。


背景技术：

2.与传统润滑油相比，水作为润滑剂载体具有廉价易得，冷却效果和阻燃性好等优点。但水基润滑剂与油基润滑剂相比运动黏度较小，因此很难在摩擦过程中形成比较稳定的流体润滑膜，润滑效果较差。因此需要在水溶液中加入适当的摩擦学添加剂来调整和改善水基润滑剂的润滑性能。
3.大量研究表明，金属氧化物纳米颗粒(如zno、al2o3、tio2、sio2、cuo等)、碳基纳米材料(如金刚石、氧化石墨烯等)和硫化物纳米材料(如mos2、ws2等)用作润滑剂添加剂可以减小摩擦系数，使润滑剂极压性能和抗磨性能大幅提高，摩擦副磨损量明显降低。目前在润滑油中加入纳米减磨添加剂的技术已经比较成熟，在分散剂的作用下能稳定分散到润滑油中，然而纳米颗粒在水中的分散性很差，极易聚集沉淀，这一问题在很大程度上限制了纳米颗粒作为添加剂在水基润滑剂中的应用，因此需要对纳米颗粒进行改性。
4.有机硅水分散体弹性凝胶可直接分散在水相中，其良好的自乳化性能使其可冷配，具有大量错综复杂的微孔隙三维网络结构，利用结构中共价键、化学结合力及范德华力等相互作用力可实现对碳纳米管的封存及控释，提升纳米颗粒在水基润滑剂中的分散稳定性。


技术实现要素：

5.针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种润滑添加剂、制备方法及其应用，以解决现有技术中纳米颗粒添加剂在水基润滑液中分散性差，易聚集沉淀及添加剂操作复杂的问题。
6.本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供一种润滑添加剂的制备方法，包括如下步骤：
8.将凝胶加入到由二氯甲烷分散的碳纳米颗粒固液体系中，常温搅拌混合23-25h后，蒸除二氯甲烷，得到所述添加剂。
9.进一步的，所述凝胶与碳纳米颗粒的质量比为20:5-20:9。例如，所述凝胶与碳纳米颗粒的质量比为20:5、20:6、20:7、20:8或20:9。
10.进一步的，碳纳米颗粒与二氯甲烷的质量比为5-9:15。例如，碳纳米颗粒与二氯甲烷的质量比为5:15、6:15、7:15、8:15或9:15。
11.进一步的，所述凝胶为有机硅水分散体弹性凝胶。所述有机硅水分散体弹性凝胶结构为环聚二甲硅氧烷和peg-12聚二甲基硅氧烷聚合物[inci/ctfa]。
[0012]
进一步的，常温搅拌混合的时间为23-25h。
[0013]
其中，本发明所述碳纳米颗粒为碳纳米管。具体为羧基化的多壁碳纳米管，管长
20-30nm。
[0014]
本发明还提供一种如上任一项所述的方法制备的润滑添加剂。
[0015]
本发明还提供如上所述的润滑添加剂作为水基润滑液添加剂的应用，所述水基润滑液包括水基润滑基础液，所述的添加剂添加到水基润滑基础液中，以所述的水基润滑基础液的总质量计，所述添加剂的添加量为2.5～3.5wt％。例如，所述添加剂的添加量为2.5wt％、3wt％或3.5wt％。
[0016]
本发明的技术特点及有益效果：
[0017]
本发明所述的一种润滑添加剂及其应用，与现有水基纳米颗粒添加剂相比，本发明产物用作水基润滑液添加剂，可在常温下(20-30℃)直接添加至水基润滑液中，其在水基润滑液中具有良好的自分散性，无需进行搅拌分散；本发明产物在水基润滑液对其结构中的碳纳米颗粒表现出良好的控释性，在使用及储存过程中(～20天)不会产生纳米颗粒的聚集及沉降现象。此外，本发明所涉及的制备过程具有工艺简单，易操作，能耗低等特点。
附图说明
[0018]
图1为不同添加量添加剂在长行程高频往复摩擦试验中的摩擦系数。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本发明权利要求的全部内容。
[0020]
本发明以下实施例中：
[0021]
羧基化的多壁碳纳米管是南京先丰纳米材料科技有限公司的产品(cas 1333-86-4)。
[0022]
有机硅水分散体弹性凝胶是安徽艾约塔硅油有限公司生产的水分散弹性体凝胶iota9609，其为环五聚二甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷/乙烯基聚二甲基硅氧烷交联聚合物(和)双peg-12聚二甲基硅氧烷(和)月桂醇聚醚-9的混合物。
[0023]
水基润滑基础液是由蒸馏水与一缩二乙二醇按照1:1质量比混合制备而成。
[0024]
实施例1：
[0025]
室温下，向盛有20g有机硅水分散体弹性凝胶的50ml单口烧瓶中加入由5g羧基化的多壁碳纳米管和15g二氯甲烷组成的分散液，磁力搅拌23h，随后旋蒸除去二氯甲烷，得到发明产物。所述产物常温下为黑色膏状。
[0026]
实施例2：
[0027]
室温下，向20g有机硅水分散体弹性凝胶中加入由7g羧基化的多壁碳纳米管和15g二氯甲烷组成的分散液，磁力搅拌24h，随后旋蒸除去二氯甲烷，得到发明产物。所述产物常温下为黑色膏状。
[0028]
实施例3：
[0029]
室温下，向20g有机硅水分散体弹性凝胶中加入由9g羧基化的多壁碳纳米管和15g二氯甲烷组成的分散液，磁力搅拌25h，随后旋蒸除去二氯甲烷，得到发明产物。所述产物常温下为黑色膏状。
[0030]
分别将实施例1-3产物按照3.0wt.％(以水基润滑基础液的质量计)的添加量加入到水基润滑基础液中。观察添加剂在水基基础液中的控释稳定性，详见表1。
[0031]
表1.实施1-3例产物的控释及稳定性
[0032]
项目实施例1实施例2实施例3控释分散时间，27℃，min262734稳定性，20天，室温避光静置稳定稳定出现少量析出40℃运动粘度，mm2/s2631-[0033]
由表1可知，实施例1和实施例2在水基润滑中具有良好的控释稳定性，其中实施例2组成的水基润滑液的运动粘度粘度(40℃)达到iso 12922-2012(hfdu 32)要求。
[0034]
采用长行程高频往复摩擦试验机(英国plint te77)，对不同质量分数的实施例2在水基润滑剂中的减摩性能进行评价，试验条件：温度30℃，载荷30n，时间30min，频率10hz。测试结果详见图1。
[0035]
由图1的测试结果可知，在测试起始阶段水基基础液的摩擦系数迅速升高至0.45左右，说明不含添加剂的水基基础液减摩性能较差；向水基基础液中加入实施例2所得水基润滑剂的摩擦系数均小于水基润滑液的摩擦系数，说明实施例2具有改善减摩性能的作用，而且添加量越高，减摩效果越好，即当实施例2在水基润滑液中的添加量为3.0wt.％时，所得水基润滑剂的摩擦系数最小和最稳定，即减摩效果最好。
[0036]
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。