CN106046037A - 极压抗磨剂的制备及含有该极压抗磨剂的车辆齿轮油 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆齿轮润滑油领域，涉及一种极压抗磨剂的制备及含有该极压抗磨剂的车辆齿轮油，极压抗磨剂的制备：加入一定量的硼砂于镧硝酸盐溶液中，反应数小时，再向反应液中加入一定量的正丁醇，酯化反应数小时，反应结束后，加入适量十二醇修饰的氧化石墨烯，进行酯交换反应，反应产物蒸馏出去杂质，即得到极压抗磨剂，含有该极压抗磨剂的车辆齿轮油，包括基础油、极压抗磨剂、硫代磷酸铵盐、硫化异丁烯、清净剂、分散剂、降凝剂、消泡剂。本发明降低了摩擦副表面的摩擦系数，摩擦过程中稀土元素和硼元素从摩擦表面向基体扩散形成渗透层，提高了材料表面的耐磨性能，起到了极压抗磨作用，具有良好的抗磨性、防锈、防腐蚀等性能。
Description
技术领域
本发明属于车辆齿轮润滑油领域，尤其涉及一种极压抗磨剂的制备及含有该极压抗磨剂的车辆齿轮油。
背景技术
汽车工业的发展推动了车辆齿轮油的升级，卡车载荷的增加使得驱动桥齿轮传动的功率增加，而驱动桥齿轮的几何尺寸并没有很大变化，导致齿面压力增加，温度升高。第二次世界大战后，为了制得兼备高速性能和高扭矩性能的多效齿轮油，引入了含磷极压剂，发展了S-P-Cl型多效齿轮油，美军于1950年制订了MIL-L-2105A规格，极压剂在原来的基础上引入了二烷基二硫代磷酸锌，大大提高了高速性能和高扭矩性能;由于汽车工业不断追求高速度、大马力，到60年代初，需要热安定性和氧化安定性更高的润滑油，1962年，以MIL-L-2105B规格为对象配制出了硫-磷型双曲线齿轮油。这种齿轮油经过多年使用，得到市场好评，在高速抗擦伤性、防锈性、高速高温耐久性等方面均优于S-P-Cl-Zn四元素双曲线齿轮油。但是随着汽车车体设计不断改进，使空气动力学性能更趋合理。车辆行驶时空气阻力减小，流过驱动桥外表面的空气流量减少，散热性变差，摩擦热难以散发，使用条件苛刻。如果再成倍增加载荷，没有足够的润滑保护膜，或油膜破裂，发生干摩擦，瞬间摩擦热足以熔化齿面上微凸不平加工痕迹，发生烧结、擦伤。研究表明，车辆运转部件磨损量随车辆总重和道路的恶化而增大，特别是超载情况，经常使零部件发生异常磨损。面对着超载运输的现实，润滑油市场上需要一种极压抗磨性能优越的重载车辆齿轮油。
由于传统极压抗磨剂面临上述种种环保问题，且存在多功能性差，抗氧化、抗清净性以及修复功能弱等不足，近些年来人们把更多的目光投向稀土及其化合物。稀土是钪、钇、镧系共17个元素的总称，其作为一类新型非活性极压抗磨添加剂，以其具有独特的4f电子结构、化学活性强、电负性低、原子半径大、电离后原子半径小、在摩擦表面熔点低、许多稀土化合物具有六方晶体结构系层状结构等性质，受到人们越来越多的重视。由于其不与金属发生化学反应，因而不像传统的极压抗磨添加剂（含P、S、Cl等元素）那样对摩擦副材料具有腐蚀性和选择性，不对环境造成影响[9]，符合环境保护对新型润滑油添加剂发展的要求，引起了润滑摩擦领域的研究者的广泛关注。
发明内容
本发明针对上述的问题，设计了一种极压抗磨剂的制备及含有该极压抗磨剂的车辆齿轮油。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，
一种极压抗磨剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a、向80~90mg镧硝酸盐溶液中加入110~120mg的硼砂进行反应，反应时间为2~6h；
b、再向镧硝酸盐溶液中加入85~90mg的正丁醇进行酯化反应，反应时间为3~8h；
c、酯化反应结束之后，再加入95~105mg的十二醇修饰的氧化石墨烯，进行酯交换反应，得到初步反应液；
d、将初步反应液做蒸馏去杂质处理，得到十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯，该十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯即为极压抗磨剂；
所述十二烷氧基硼酸镧基团的结构式为：
其中R为十二烷基；
所述十二醇修饰的氧化石墨烯是用十二烷双醇在EDC的催化下与氧化石墨烯进行反应所得的产物；其十二醇修饰的氧化石墨烯具体的制备方法为：称取35~45mg氧化石墨烯加入到7~12mL蒸馏水中，超声分散均匀后加入75~90mg EDC，震荡10~20分钟，加入40~55mg N-羟基琥珀酰亚胺，震荡0.5~1.5小时后加入80~95mg 1,12十二烷二醇，要床上震荡10~15小时，对产物进行离心清洗分离，故得到十二醇修饰的氧化石墨烯。
一种利用极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，按质量份数具体包括：
| 基础油 | 90~98份 |
| 极压抗磨剂 | 0.3~0.8份 |
| 硫代磷酸铵盐 | 0.1~0.5份 |
| 硫化异丁烯 | 0.5~1.5份 |
| 清净剂 | 0.2~0.7份 |
| 分散剂 | 0.3~0.5份 |
| 降凝剂 | 0.1~0.3份 |
| 消泡剂 | 0.0001~0.0002份。 |
作为优选，所述清净剂为合成磺酸钙、烷基水杨酸或硫化烷基酚钙中的任意两种。
作为优选，所述分散剂为丁二酰亚胺。
作为优选，所述降凝剂为聚丙烯酸甲酯、聚α烯烃或T803B降凝剂中的一种。
作为优选，所述消泡剂乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
本发明制备了绿色环保的十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯并将其应用于车辆齿轮油中，降低了摩擦副表面的摩擦系数，摩擦过程中稀土元素和硼元素从摩擦表面向基体扩散形成渗透层，提高了材料表面的耐磨性能，起到了极压抗磨作用，具有良好的抗磨性、防锈、防腐蚀等性能；由上述极压抗磨剂设计出来的车辆齿轮油，则具有更好的承载能力和抗极压性。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
本发明利用石墨烯比表面积高的特性，将稀土化合物分散在石墨烯表面，然后利用石墨烯与摩擦副表面的结合作用，在摩擦副表面起到极佳的极压抗磨作用。
清净剂为合成磺酸钙、烷基水杨酸或硫化烷基酚钙中的任意两种，分散剂为丁二酰亚胺，降凝剂为聚丙烯酸甲酯、聚α烯烃或T803B降凝剂中的一种，消泡剂乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种，在以下的具体实施例中，都是按照上述要求执行的，故不作详细的说明，在实施例中统一的称作清净剂、分散剂、降凝剂和消泡剂。
下述的各实施例主要包括两部分，一部分为极压抗磨剂的制备，另一部分为利用极压抗磨剂制备的车辆齿轮油。
实施例1
本实施例提供一种极压抗磨剂的制备方法，以及包含该极压抗磨剂的车辆齿轮油。
一种极压抗磨剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a、向80mg镧硝酸盐溶液中加入115mg的硼砂进行反应，反应时间为2h；
b、再向镧硝酸盐溶液中加入89mg的正丁醇进行酯化反应，反应时间为3h；
c、酯化反应结束之后，再加入适量的100mg十二醇修饰的氧化石墨烯，进行酯交换反应，得到初步反应液；
d、将初步反应液做蒸馏去杂质处理，得到十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯，该十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯即为极压抗磨剂；
一种利用极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，按质量份数具体包括：基础油95份，极压抗磨剂0.4份，硫代磷酸铵盐0.3份，硫化异丁烯1份，清净剂0.5份，分散剂0.4，降凝剂0.2份，消泡剂0.0001份；按以上份数制成的车辆齿轮油称作为车辆齿轮油A。
实施例2
本实施例提供一种极压抗磨剂的制备方法，以及包含该极压抗磨剂的车辆齿轮油。
一种极压抗磨剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a、向90mg镧硝酸盐溶液中加入116mg的硼砂进行反应，反应时间为3h；
b、再向镧硝酸盐溶液中加入89mg的正丁醇进行酯化反应，反应时间为5h；
c、酯化反应结束之后，再加入适量的104mg十二醇修饰的氧化石墨烯，进行酯交换反应，得到初步反应液；
d、将初步反应液做蒸馏去杂质处理，得到十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯，该十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯即为极压抗磨剂；
一种利用极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，按质量份数具体包括：基础油95份，极压抗磨剂0.5份，硫代磷酸铵盐0.3份，硫化异丁烯1份，清净剂0.5份，分散剂0.4，降凝剂0.2份，消泡剂0.0001份；按以上份数制成的车辆齿轮油称作为车辆齿轮油B。
实施例3
本实施例提供一种极压抗磨剂的制备方法，以及包含该极压抗磨剂的车辆齿轮油。
一种极压抗磨剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a、向88mg镧硝酸盐溶液中加入114mg的硼砂进行反应，反应时间为4h；
b、再向镧硝酸盐溶液中加入86mg的正丁醇进行酯化反应，反应时间为6h；
c、酯化反应结束之后，再加入适量的98mg十二醇修饰的氧化石墨烯，进行酯交换反应，得到初步反应液；
d、将初步反应液做蒸馏去杂质处理，得到十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯，该十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯即为极压抗磨剂；
一种利用极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，按质量份数具体包括：基础油95份，极压抗磨剂0.6份，硫代磷酸铵盐0.3份，硫化异丁烯1份，清净剂0.5份，分散剂0.4，降凝剂0.2份，消泡剂0.0001份；按以上份数制成的车辆齿轮油称作为车辆齿轮油C。
实施例4
本实施例提供一种极压抗磨剂的制备方法，以及包含该极压抗磨剂的车辆齿轮油。
一种极压抗磨剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a、向90mg镧硝酸盐溶液中加入116mg的硼砂进行反应，反应时间为8h；
b、再向镧硝酸盐溶液中加入89mg的正丁醇进行酯化反应，反应时间为10h；
c、酯化反应结束之后，再加入适量的102mg十二醇修饰的氧化石墨烯，进行酯交换反应，得到初步反应液；
d、将初步反应液做蒸馏去杂质处理，得到十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯，该十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯即为极压抗磨剂；
一种利用极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，按质量份数具体包括：基础油95份，极压抗磨剂0.8份，硫代磷酸铵盐0.3份，硫化异丁烯1份，清净剂0.5份，分散剂0.4，降凝剂0.2份，消泡剂0.0001份；按以上份数制成的车辆齿轮油称作为车辆齿轮油D。
将上述4个实施例中的车辆齿轮油加入到车辆齿轮中，并对车辆齿轮做了承载能力和极压性能的检测，具体如下表：
| 承载能力（四球法），烧结负荷（PD） | 极压性能（梯姆肯）OK负荷值 | |
| 车辆齿轮油A | 3103N | 302N |
| 车辆齿轮油B | 3151N | 311N |
| 车辆齿轮油C | 3214N | 323N |
| 车辆齿轮油D | 3344N | 343N |
| 普通的车辆齿轮油 | 2550N | 265N |
通过上述表格不难看出，本发明利用本发明中制备的极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，加入到车辆齿轮中，其承载能力和极压性能都要比普通的车辆齿轮油好很多。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种极压抗磨剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
向80~90mg镧硝酸盐溶液中加入110~120mg的硼砂进行反应，反应时间为2~6h；
再向镧硝酸盐溶液中加入85~90mg的正丁醇进行酯化反应，反应时间为3~8h；
酯化反应结束之后，再加入95~105mg的十二醇修饰的氧化石墨烯，进行酯交换反应，得到初步反应液；
将初步反应液做蒸馏去杂质处理，得到十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯，该十二烷氧基硼酸镧修饰的石墨烯即为极压抗磨剂。
2.一种利用权利要求1中极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，其特征在于，按质量份数具体包括：
。
3.根据权利要求2所述的一种利用权利要求1中极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，其特征在于，所述清净剂为合成磺酸钙、烷基水杨酸或硫化烷基酚钙中的任意两种。
4.根据权利要求2所述的一种利用权利要求1中极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，其特征在于，所述分散剂为丁二酰亚胺。
5.根据权利要求2所述的一种利用权利要求1中极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，其特征在于，所述降凝剂为聚丙烯酸甲酯、聚α烯烃或T803B降凝剂中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种利用权利要求1中极压抗磨剂制备的车辆齿轮油，其特征在于，所述消泡剂乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种。
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