專利名稱：親油性納米銅粉潤滑修復劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及的技術領域包括納米材料學、化學、運動機械的潤滑和摩擦。更具體地說，本發明涉及一種親油性納米銅粉潤滑修復劑的制備以及在潤滑載體溶劑中的分散和穩定方法。
背景技術：
液體潤滑是最流行的一種潤滑方式。由于液體環境因素影響很大，在復雜條件下會使摩擦系數增大，金屬磨損也增大。為了解決液體潤滑的缺陷，主要方法是加入各種添加劑，以便改善潤滑介質的理化性質，從而提高潤滑劑的摩擦性能。但是，在高溫下，這些添加劑因高溫分解和結塊大大降低了潤滑性能，同時，對金屬的腐蝕作用增大。另外，這些添加劑制備工藝復雜，成本較高，并且還會污染環境，因此應用范圍受到限制。
隨著納米技術的發展，人們已經發現納米銅和銅合金作為潤滑油添加劑可顯著提高潤滑性能并減少機械磨損，提高動力性能，延長使用壽命(《潤滑與密封》，1997，(5)65-66何峰等)。現有理論認為，納米銅粉作為潤滑添加劑，能夠顯著提高摩擦學性能及自修復性能的機制如下1.由于納米銅粉在摩擦工件界面上形成微型軸承滾珠，從而使原本的滑動摩擦轉變為滾動摩擦，使摩擦力減小到原來的5％左右，所以大幅度減小了摩擦損耗，尤其是在汽車發動機等機械啟動時起到了緩沖作用，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，最終通過相互擴散而牢固結合。由于這些納米銅粉細且軟，在摩擦部件表面形成保護層，從而達到了修復的作用。
3.納米銅粉較有機物添加劑的高溫化學穩定性好，不存在高溫下的結塊和碳化現象。此外，與目前所有有機物添加劑所采用的“熱激活”原理相比，納米銅添加劑在各個方面都具有先進性。“熱激活”只有在熱狀態下才能“激活”，而在汽車發動機等機械啟動時的瞬間撞擊所造成的磨損可占汽車發動機等機械總磨損的80％以上，此時的發動機等機械處于低溫，有機物添加劑不能發揮作用，但納米銅添加劑卻能很好地起到保護作用。
已公告的專利CN03109198.9中公布的配比沒有考慮到加入納米銅粉添加劑的配比對潤滑介質散熱性能的改善，導致潤滑性能的下降。
已公告的專利CN03109198.9中公布的工藝包含了球磨過程，本發明中所涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑的制備過程無需球磨處理，從而減少了材料的污染環節并降低了加工成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有耐磨、減磨、自修復作用以及良好散熱性能的親油性納米銅粉潤滑修復劑的制備方法。
本發明的另一目的是提供一種通過金屬抗氧化處理對納米銅粉進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，同時具有易分散、抗氧化性，使之易于保存。
本發明的主要優勢在于1.本發明涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑能夠明顯提高潤滑油、齒輪油、潤滑脂的潤滑效果。其特征在于與未添加本發明所涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑的潤滑介質相比，添加了本發明所涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑的潤滑介質其潤滑性能具有明顯的改善，同時具有自修復功能。與有機物添加劑產品相比，本發明涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑不存在高溫下的結塊和碳化現象。
2.本發明提出了一種使納米銅粉實現親油性、易分散性、抗氧化性的方法，從而大大簡化了防止內米銅粉團聚和氧化、變質的工藝流程，在制備本發明涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑時，納米銅粉易于分散并長時間保持穩定狀態。同時，本發明也大幅度降低了納米銅粉長期保存成本。
3.本發明涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑在考慮到明顯提高潤滑油、齒輪油、潤滑脂的潤滑效果的同時，也考慮到納米銅粉配比對改善潤滑介質散熱性能的影響，這一點是已公告的專利CN03109198.9所沒有提到的。由于以上影響因素的優化，潤滑油及其它潤滑介質的氧化問題得到明顯的改善。
4.本發明涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑在制備過程中無需球磨處理，從而減少了材料的污染環節并降低了加工成本。
本發明主要采取以下方案實現1.納米銅粉的親油性改性將根據權利要求1所述的納米銅粉在保護氣氛(Ar或N2)下進行液相收集，收集完畢后在納米銅粉中根據權利要求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，并將此混合物充分攪拌均勻。
將此混合物在50-200℃溫度范圍內保溫1-2小時，同時通以保護氣氛(Ar或N2)加以保護，保溫完畢后將該納米銅粉隨爐冷卻，冷卻過程中繼續維持保護氣氛的壓力。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.親油性納米銅粉潤滑修復劑的制備一種含親油性納米銅粉的新型潤滑修復劑，其特征在于該潤滑修復劑的體積百分含量主要由基礎油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。
所說的基礎油選用10W/40SJ、15W/40、SE/CC、SF/CD等發動機油、GL-4、GL-5、GL-6齒輪油、鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂、極壓鋰基潤滑脂等。
所說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。
所說的粘稠劑為N-十八烷基對苯二鉀酸酰胺鈉鹽、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。
所說的親油性納米銅粉的粒度分布在20-100nm之間，純為99％以上，形狀為球形或類球形。
本發明涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑的制備方法是將基礎油、分散劑、粘稠劑、親油性納米銅粉按權利要求(1)中比例和混合后用超聲波振蕩1-5小時所得。
本發明涉及的含親油性納米銅粉的潤滑修復劑在使用前與潤滑油、齒輪油、潤滑脂按比例1∶(10-100)充分混合即可。
具體實施例方式實施例1將權利要求1所述的納米銅粉100克在Ar氣保護下進行液相收集，此時保護氣氛壓力為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，并將此混合物充分攪拌均勻。
將此混合物在50-200℃溫度范圍內保溫2小時，同時通以保護氣氛Ar氣加以保護，完畢后將納米銅粉隨爐冷卻，冷卻過程中繼續維持保護氣氛的壓力。待銅粉完全冷卻后，將其真空包裝并保存于干燥器中。再稱取上述方法改性的納米銅粉5克，量取10W/40SJ發動機油100毫升，聚異丁烯丁二酰亞胺3毫升，硬脂酸鋰0.5毫升，混合后經超聲波振蕩1小時。結果表明，所得到的納米銅粉潤滑修復劑具有很好的親油性和分散性，并且長時間保持穩定。經過數月后的觀察，經親油性改性的納米銅粉未發生氧化或變質。上述結果表明，經此方法改性過的納米銅粉具有很好的抗氧化性。
實施例2量取實施例1制得的親油性納米銅粉潤滑修復劑100毫升，按1∶30比例兌入到10W/40SJ汽油機油中，混合均勻。同時量取同樣體積的10W/40SJ發動機油作為對比，然后將加與不加親油性納米銅粉潤滑修復劑的兩種潤滑介質分別裝入兩臺同樣的摩擦試驗機上進行摩擦對比實驗，所采用的磨塊同為GCr15軸承鋼。實驗結果表明，加親油性納米銅粉潤滑修復劑的潤滑介質處理得到的摩擦表面與不加親油性納米銅粉潤滑修復劑的潤滑介質處理得到的摩擦表面相比，具有明顯的潤滑和修復功能。
權利要求
1.一種親油性納米銅粉潤滑修復劑，其特征在于該潤滑修復劑的體積百分含量主要由基礎油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.根據權利要求1所述的潤滑修復劑，其特征在于所述基礎油選用10W/40SJ、15W/40、SE/CC、SF/CD等發動機油、GL-4、GL-5、GL-6齒輪油、鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂、極壓鋰基潤滑脂等。
3.根據權利要求1所述的潤滑修復劑，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.根據權利要求1所述的潤滑修復劑，其特征在于所述粘稠劑為N-十八烷基對苯二鉀酸酰胺鈉鹽、硬脂酸鋰、油酸鈉等一種或多種混合物。
5.根據權利要求1所述的潤滑修復劑，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.根據權利要求1所述的潤滑修復劑，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，形狀為球形或類球形。
7.根據權利要求1所述的潤滑修復劑，其特征在于所述納米銅粉的親油性改性。將根據權利要求1所述的納米銅粉在保護氣氛(Ar或N2)下進行液相收集，收集完畢后在納米銅粉中根據權利要求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，并將此混合物充分攪拌均勻。將此混合物在50-200℃溫度范圍內保溫1-2小時，同時通以保護氣氛(Ar或N2)加以保護，保溫完畢后將該納米銅粉隨爐冷卻，冷卻過程中繼續維持保護氣氛的壓力。待銅粉完全冷卻后，將其真空包裝并保存于干燥器中。
8.根據權利要求1所述的潤滑修復劑，其特征在于該潤滑修復劑是由基礎油、分散劑、粘稠劑、親油性納米銅粉按權利要求(1)中比例混合后用超聲波振蕩1-5小時所得。本發明涉及的親油性納米銅粉潤滑修復劑在使用前與潤滑油、齒輪油、潤滑脂按比例1∶(10-100)充分混合即可。
全文摘要
本發明涉及一種親油性納米銅粉潤滑修復劑，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滑修復劑的制備方法。本發明的主要特征在于(1)納米銅粉經表面改性后得到了很好的親油性，同時具有易分散性、抗氧化性和穩定性；(2)該親油性納米銅粉潤滑修復劑兌入到潤滑介質中能很好地改善其摩擦學性能，顯著降低摩擦系數，減少磨損，改善散熱效應，并具有自修復功能。
文檔編號C10M125/04GK1858168SQ200510068250
公開日2006年11月8日 申請日期2005年5月8日 優先權日2005年5月8日
發明者李遠松 申請人:李遠松