[發(fā)明專(zhuān)利]一種穩(wěn)定的二硫化鉬納米潤(rùn)滑劑及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710020327.9
• 申請(qǐng)日: 2017-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106893620A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧書(shū)英
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C10M125/22
• 分類(lèi)號(hào): C10M125/22;C10N30/04;C10N30/06
• 代理公司: 上海科律專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)31290
• 代理人: 葉鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米潤(rùn)滑劑，更具體地說(shuō)涉及一種分散均勻穩(wěn)定的二硫化鉬納米潤(rùn)滑劑及其制備方法。

技術(shù)背景

摩擦是具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間普遍存在的現(xiàn)象，會(huì)造成磨損和能源的浪費(fèi)，世界上約有三分之一的能源浪費(fèi)都是由摩擦造成的。如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，其摩擦損失約占總功率的20％，在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，車(chē)用柴油機(jī)節(jié)能需求成為降低能耗、提高環(huán)保效率的重要保障手段。2015年1月1日，我國(guó)全面推行更加環(huán)保的柴油國(guó)IV標(biāo)準(zhǔn)，因此柴油機(jī)節(jié)能減排技術(shù)及方法的研究成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。針對(duì)柴油機(jī)節(jié)能減排的手段主要有降低柴油機(jī)磨損、實(shí)施渦輪增壓、利用更加環(huán)保清潔的能源、尾氣余熱再利用等。潤(rùn)滑油是機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的血液，主要起著潤(rùn)滑、冷卻、凈化、密封、防銹以及減震的作用，內(nèi)燃機(jī)的使用壽命和經(jīng)濟(jì)性與潤(rùn)滑油品的性能密切相關(guān)。伴隨著現(xiàn)代柴油機(jī)在節(jié)能、低排放和可靠性等方面要求的不斷提高，研制具有減摩抗磨、高導(dǎo)熱性的新型潤(rùn)滑油對(duì)內(nèi)燃機(jī)整體性能的提高具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義。

納米粒子具有納米尺寸效應(yīng)、高強(qiáng)度、高的擴(kuò)散性等優(yōu)異的性能，添加到基礎(chǔ)油中，如能形成穩(wěn)定的分散體系，可以增加潤(rùn)滑油的承載能力，起到抗摩減磨的作用。在潤(rùn)滑油基液中分散金屬、金屬氧化物、碳素等納米粒子形成的納米流體具有良好的導(dǎo)熱性和耐熱性，并且在摩擦過(guò)程中納米顆粒能滲透到摩擦表面，在摩擦副之間形成摩擦膜，不僅能提高潤(rùn)滑膜承擔(dān)負(fù)荷的能力，而且可以分離摩擦表面，球形的納米顆粒可以在滑動(dòng)摩擦過(guò)程中的摩擦面之間滾動(dòng)，將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的混合，使摩擦系數(shù)明顯降低。但是納米流體中的納米粒子能不能充分發(fā)揮其作用，關(guān)鍵在于納米顆粒能否穩(wěn)定地分散在基體油中，形成穩(wěn)定均一的潤(rùn)滑體系。傳統(tǒng)的納米流體是納米尺寸的金屬、金屬氧化物或非金屬氧化物顆粒分散在基體液體(如水、乙醇或潤(rùn)滑油等)中所形成的懸浮體系。盡管由于納米顆粒的小尺寸效應(yīng)，懸浮體系比較穩(wěn)定，不易發(fā)生沉降，但在長(zhǎng)期靜置或高剪切速率的作用下，顆粒間的范德華爾力、氫鍵等作用會(huì)導(dǎo)致納米顆粒凝聚，因而堵塞冷卻系統(tǒng)管道或影響潤(rùn)滑膜的穩(wěn)定性，因此，提高納米顆粒在納米流體中的分散穩(wěn)定性是納米流體能得到工業(yè)化應(yīng)用所急需解決的問(wèn)題。超聲波振蕩、添加表面活性劑和納米粒子的表面化學(xué)修飾等方法可以降低納米顆粒的凝聚傾向，提高納米流體的穩(wěn)定性，但并不能從根本上解決問(wèn)題。

二硫化鉬一方面具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的硫原子結(jié)合力(范德華力)較弱，易于滑動(dòng)而表現(xiàn)出很好的減摩作用；另一方面暴露在晶體表面的硫原子對(duì)金屬表面產(chǎn)生很強(qiáng)的黏附作用，形成很牢固的膜，因此常用作固體潤(rùn)滑劑。如將二硫化鉬納米粒子分散在水相或基礎(chǔ)油中，也可以起到降摩減磨的作用。比如:原位制備二硫化鉬納米片水基潤(rùn)滑劑具有分散穩(wěn)定性好，二硫化鉬納米片能夠以極少的添加量(0.001％～1％)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑劑抗磨減摩性能的極大提升，而不影響水基潤(rùn)滑劑固有的冷卻性好、加工性好等優(yōu)異特性(專(zhuān)利201410836281.4)。由納米二硫化鉬粉末、去離子水、油酸、三乙醇胺、水性硼酸酯、聚丙烯酸鈉、十二碳醇酯、硅烷偶聯(lián)劑KH560、膽酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、雙乙酸鈉、消泡劑組成的潤(rùn)滑液用于鋼板的冷軋加工過(guò)程，少量的納米粒子作為添加劑即可達(dá)到優(yōu)秀的潤(rùn)滑效果，具有良好的抗磨減磨性、耐高溫性，并且具有較高的油膜強(qiáng)度、冷卻效果優(yōu)異等特點(diǎn)。(專(zhuān)利201610173015.7)。

納米顆粒離子化以化學(xué)鍵相連的有機(jī)冠狀層是納米核的懸浮介質(zhì)，納米顆粒離子流體中的每個(gè)納米粒子被其周?chē)摹叭軇睉腋。欣谔岣呒{米粒子分散體系的穩(wěn)定性，專(zhuān)利201210044621.0、Zhang Y,Gu S,Yan B,Ren J.Solvent-free ionic molybdenum disulphide(MoS₂)nanofluids.Journal of Materials Chemistry,2012,22,14843–14846.Gu S,Zhang Y,YanB.Solvent-free ionic molybdenum disulfide(MoS₂)nanofluids with self-healing lubricating behaviors.Materials Letters，2013,97,169–172中提出了制備核-殼-冠結(jié)構(gòu)納米粒子的方法，但具體未涉及其在基礎(chǔ)油中形成納米潤(rùn)滑劑的相關(guān)內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容