CN113980719A - 一种硼化稀土润滑油添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于润滑油技术领域，具体涉及一种硼化稀土润滑油添加剂及其制备方法。所述硼化稀土润滑油添加剂，包括硼化稀土极压抗磨剂，所述硼化稀土极压抗磨剂，按重量份数计，具体为：硼酸盐10‑40份、稀土材料5‑10份、硅烷偶联剂2‑8份、分散剂30‑50份、基础油10‑30份。本发明通过将硼酸盐、硅烷偶联剂和稀土材料复配，形成硼化稀土极压抗磨剂，该硼化稀土极压抗磨剂应用于润滑油中，能够进一步提高硼酸盐润滑油抗磨性能。

Description

一种硼化稀土润滑油添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑油技术领域，具体涉及一种硼化稀土润滑油添加剂及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着现代机械设备向高速、高载荷、高温度等方向的发展，设备的润滑状况变得越来越苛刻；此时润滑油膜已经难以承担全部载荷，相当一部分载荷要由摩擦表面直接承担，设备常常处于边界润滑状态，相应地，必须引入新型高性能润滑油添加剂(质量分数1％～2％)来改善其使用性能。然而，传统的抗磨减摩添加剂大多含有S、P、Cl等元素，并依靠这些活性元素与摩擦副反应生成熔点高、摩擦系数低的摩擦反应膜来达到减摩抗磨作用，而这些添加剂不仅在制备和使用过程中对环境造成污染，而且其所含的活性元素可导致汽车尾气减排所用的三元催化剂中毒。
近年来，随着人们环境保护意识的日益加强，对环境友好型润滑油及其添加剂的要求越来越迫切，得益于纳米科学技术的快速发展，新型润滑油添加剂的研制开发取得了长足进展，纳米润滑材料作为全新的润滑材料体系业已显示出优越和独特的性能.由于纳米材料比表面积大、扩散能力强、熔点较低，以纳米材料为基础制备的新型润滑材料在摩擦学***中将以不同于传统添加剂的作用方式而有效地起到减摩抗磨作用。其中硼酸盐润滑油添加剂具有良好的极压、抗磨及减摩性能(尤其在低运动黏度下的极压抗磨性能更好)，优良的热氧化稳定性能、防腐蚀性能、密封适应性,而且无毒无味，有一定的生物降解性等特点，而被广泛用于齿轮润滑，表现出了巨大的节能降耗和环境保护潜力。
尽管硼酸盐润滑油的抗磨性能相对于传统的抗磨减摩添加剂具有较大提升，但还是难以满足一些高强度摩擦环境下进行应用，因此，进一步加强硼酸盐润滑油的抗磨性能将更有利于硼酸盐润滑油的广泛应用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种硼化稀土润滑油添加剂及其制备方法，硼化稀土润滑油添加剂通过硼酸盐、硅烷偶联剂和稀土材料复配，形成硼化稀土极压抗磨剂，该硼化稀土极压抗磨剂应用于润滑油中，能够进一步提高硼酸盐润滑油抗磨性能。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明第一方面提供一种硼化稀土润滑油添加剂，包括硼化稀土极压抗磨剂，所述硼化稀土极压抗磨剂，按重量份数计，具体为：硼酸盐10-40份、稀土材料5-10份、硅烷偶联剂2-8份、分散剂30-50份、基础油10-30份。
本发明第二方面提供一种上述硼化稀土润滑油添加剂的制备方法：向调和罐中加入合成基础油和硼化稀土极压抗磨剂，边搅拌边升温至50-60℃之间，然后依次加入含磷极压抗磨剂，腐蚀抑制剂，高温抗氧剂，防锈剂，温度保持在60-65℃进行搅拌，经过滤得到硼钼稀土润滑油添加剂。
本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：
(1)本发明所提供的硼化稀土润滑油添加剂通过硼酸盐、硅烷偶联剂和稀土材料复配，形成硼化稀土极压抗磨剂，该硼化稀土极压抗磨剂应用于润滑油添加剂中，能够进一步提高硼酸盐润滑油耐磨性能，提高润滑油使用寿命。
(2)本发明所提供的硼化稀土润滑油添加剂不含硫化烯烃，无臭味，不会污染环境，绿色环保。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，尽管硼酸盐润滑油的抗磨性能相对于传统的抗磨减摩添加剂具有较大提升，但还是难以满足一些高强度摩擦环境下进行应用，因此，进一步加强硼酸盐润滑油的抗磨性能将更有利于硼酸盐润滑油的广泛应用。
为了解决上述问题，本发明第一方面提供一种硼化稀土润滑油添加剂，包括硼化稀土极压抗磨剂，所述硼化稀土极压抗磨剂，按重量份数计，具体为：硼酸盐10-40份、稀土材料5-10份、硅烷偶联剂2-8份、分散剂30-50份、基础油10-30份。
其中，硼酸盐在摩擦表面生成固体反应物膜，而硼酸盐与硅烷偶联剂复配后，硅烷偶联剂分子会与硼酸盐共同作用在金属表面形成吸附保护膜。具体原因为：硅烷偶联剂分子由极性基和非极性基组成，非极性基为烃基，有亲油性，而极性基(-COOH、-SO3H等)具有亲水性，对金属表面也具有亲和性。当硅烷偶联剂在金属表面吸附后，其较长的非极性基在范德华力的作用下紧密排列，从而与硼酸盐共同作用形成复合型的牢固吸附膜。同时，硅烷偶联剂的在吸附膜中的掺杂改变了金属表面的电荷状态和界面性质，使金属表面的能量状态趋于稳定。
稀土材料引入体系后，稀土材料能够接枝于硅烷偶联剂分子上，这种分子较大，对金属表面的范德华引力也就较强，故硅烷偶联剂能够靠这种引力被迅速吸附到金属表面。因此，稀土材料的加入能够与硅烷偶联剂形成协同作用，进一步提升润滑油的抗磨减磨效果。
进一步的，所述硼化稀土极压抗磨剂，按重量份数计，具体为：硼酸盐10-30份、稀土材料5-7份、硅烷偶联剂2-5份、分散剂30-40份、基础油10-20份。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述硼酸盐包括硼酸钠、硼酸钾中的一种或两种。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述分散剂为高分子聚异丁烯丁二烯亚胺。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述基础油为五类基础油合成酯。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述稀土材料为氢氧化钕、氢氧化镧、氢氧化铈中的任意一种或多种。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述硼化稀土润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼化稀土极压抗磨剂40-70份，含磷极压抗磨剂20-30份，腐蚀抑制剂10-20份，高温抗氧剂5-10份，防锈剂1-10份，合成基础油10-20份。
在本发明的一个或多个实施方式中，含磷极压抗磨剂为磷酸酯；
在本发明的一个或多个实施方式中，腐蚀抑制剂为苯***衍生物；
在本发明的一个或多个实施方式中，高温抗氧剂为烷基化二苯胺；
在本发明的一个或多个实施方式中，防锈剂为直链十二烯基丁二酸；
在本发明的一个或多个实施方式中，合成基础油为五类基础油合成酯。
本发明第二方面提供一种上述硼化稀土润滑油添加剂的制备方法：向调和罐中加入合成基础油和硼化稀土极压抗磨剂，边搅拌边升温至50-60℃之间，然后依次加入含磷极压抗磨剂，腐蚀抑制剂，高温抗氧剂，防锈剂，温度保持在60-65℃进行搅拌，经过滤得到硼钼稀土润滑油添加剂。
进一步的，在60℃-65℃搅拌2-3小时。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种硼化稀土润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼化稀土极压抗磨剂40份，含磷极压抗磨剂20份，腐蚀抑制剂18份，高温抗氧剂6份，防锈剂6份，合成基础油10份；
硼化稀土极压抗磨剂中，硼酸钾10份、硼酸钙15份、稀土材料6份、硅烷偶联剂3份、分散剂40份、基础油26份。
制备方法：
向调和罐中加入合成基础油和硼化稀土极压抗磨剂，边搅拌边升温至50℃，然后依次加入含磷极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、高温抗氧剂、防锈剂，保持温度60℃，搅拌3个小时，经过滤得到齿轮油复合剂。
实施例2
一种硼化稀土润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼化稀土极压抗磨剂40份，含磷极压抗磨剂20份，腐蚀抑制剂10份，高温抗氧剂5份，防锈剂5份，合成基础油20份；
硼化稀土极压抗磨剂中，硼酸钾10份、硼酸钙10份、稀土材料5份、硅烷偶联剂2份、分散剂30份、基础油20份。
制备方法：
向调和罐中加入合成基础油和硼化稀土极压抗磨剂，边搅拌边升温至50℃，然后依次加入含磷极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、高温抗氧剂、防锈剂，保持温度60℃，搅拌3个小时，经过滤得到齿轮油复合剂。
实施例3
一种硼化稀土润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼化稀土极压抗磨剂40份，含磷极压抗磨剂20份，腐蚀抑制剂10份，高温抗氧剂10份，防锈剂5份，合成基础油15份；
硼化稀土极压抗磨剂中，硼酸钾15份、硼酸钙10份、稀土材料5份、硅烷偶联剂6份、分散剂30份、基础油20份。
制备方法：
向调和罐中加入合成基础油和硼化稀土极压抗磨剂，边搅拌边升温至50℃，然后依次加入含磷极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、高温抗氧剂、防锈剂，保持温度60℃，搅拌3个小时，经过滤得到齿轮油复合剂。
实施例4
一种硼化稀土润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼化稀土极压抗磨剂33份，含磷极压抗磨剂30份，腐蚀抑制剂15份，高温抗氧剂7份，防锈剂5份，合成基础油10份；
硼化稀土极压抗磨剂中，硼酸钾20份、硼酸钙10份、稀土材料5份、硅烷偶联剂5份、分散剂40份、基础油20份。
制备方法：
向调和罐中加入合成基础油和硼化稀土极压抗磨剂，边搅拌边升温至50-60℃，然后依次加入含磷极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、高温抗氧剂、防锈剂，保持温度60-65℃，搅拌3个小时，经过滤得到齿轮油复合剂。
对比例1：
一种硼化润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼基极压抗磨剂30份，含磷极压抗磨剂30份，腐蚀抑制剂18份，高温抗氧剂6份，防锈剂6份，合成基础油10份；
硼基极压抗磨剂中，硼酸钾10份、硼酸钙15份、硅烷偶联剂3份、分散剂40份、基础油15份。
制备方法：
向调和罐中加入合成基础油和硼基极压抗磨剂，边搅拌边升温至50℃，然后依次加入含磷极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、高温抗氧剂、防锈剂，保持温度60℃，搅拌3个小时，经过滤得到齿轮油复合剂。
对比例2：
一种不含有硅烷偶联剂的硼化润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼基极压抗磨剂40份，含磷极压抗磨剂20份，腐蚀抑制剂18份，高温抗氧剂6份，防锈剂6份，合成基础油10份；
硼基极压抗磨剂中，硼酸钾10份、硼酸钙15份、稀土材料6份、分散剂40份、基础油20份。
制备方法：
向调和罐中加入合成基础油和硼基极压抗磨剂，边搅拌边升温至50℃，然后依次加入含磷极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、高温抗氧剂、防锈剂，保持温度60℃，搅拌3个小时，经过滤得到齿轮油复合剂。
对比例3：
一种硼化稀土润滑油添加剂，按重量份数计，包括以下组分：包括硼酸钾40份，含磷极压抗磨剂20份，腐蚀抑制剂18份，高温抗氧剂6份，防锈剂6份，合成基础油10份；
制备方法：
向调和罐中加入合成基础油和硼酸钾，边搅拌边升温至50℃，然后依次加入含磷极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、高温抗氧剂、防锈剂，保持温度60℃，搅拌3个小时，经过滤得到齿轮油复合剂。
性能测试：
采用本发明实施例和对比例中的润滑油添加剂调成GL-5 85W90车辆齿轮油，然后进行极压抗磨，铜片腐蚀，气味，硫含量、锈蚀试验对比评价，测试配方为润滑油添加剂4.2％，台塑500N基础油41.3％，克拉玛依基础油150BS为55％，降凝剂为0.3％；
四球PB和PD试验方法:四球机极压试验GB/T3142润滑油承载能力测试
磨斑直径测试方法：四球机抗磨试验SH/T0189润滑油抗磨测试
铜片腐蚀测试方法：按照GB/T5096石油产品铜片腐蚀法；试验按照GB13895重负荷车辆齿轮油GL-5对铜腐蚀的要求，条件121℃，3小时；
测试结果如下：
表1
GL-5 对比例1 对比例2 对比例3 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
加量 4.2％ 4.2％ 4.2％ 4.2％ 4.2％ 4.2％ 4.2％
四球PB/N 921N 980N 921N 1185N 1254N 1185N 1254N
四球PD/N 3087N 3920N 3920N 4900N 4900N 4900N 4900N
磨斑直径Dmm 0.38mm 0.39mm 0.41mm 0.35mm 0.34mm 0.36mm 0.34mm
铜片腐蚀 2a 2a 3a 1a 1a 1a 1a
通过上述试验结果可知：实施例1-4所提供的硼化稀土润滑油添加剂应用于润滑油中，能够进一步提高硼酸盐润滑油耐磨性能，这主要归功于硼化稀土极压抗磨剂的作用，硼酸盐、硅烷偶联剂和稀土材料复配，共同作用实现了耐磨性能的大幅提升。当改变硼化稀土极压抗磨剂的组成，不添加硅烷偶联剂或稀土材料后，均无法实现该效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：包括硼化稀土极压抗磨剂，所述硼化稀土极压抗磨剂，按重量份数计，具体为：硼酸盐10-40份、稀土材料5-10份、硅烷偶联剂2-8份、分散剂30-50份、基础油10-30份。
2.如权利要求1所述的硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：所述硼化稀土极压抗磨剂，按重量份数计，具体为：硼酸盐10-30份、稀土材料5-7份、硅烷偶联剂2-5份、分散剂30-40份、基础油10-20份。
3.如权利要求1所述的硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：所述硼酸盐包括硼酸钠、硼酸钾中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：所述分散剂为高分子聚异丁烯丁二烯亚胺。
5.如权利要求1所述的硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：所述基础油为五类基础油合成酯。
6.如权利要求1所述的硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：所述稀土材料为氢氧化钕、氢氧化镧、氢氧化铈中的任意一种或多种。。
7.如权利要求1所述的硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分：包括硼化稀土极压抗磨剂40-70份，含磷极压抗磨剂20-30份，腐蚀抑制剂10-20份，高温抗氧剂5-10份，防锈剂1-10份，合成基础油10-20份。
8.如权利要求7所述的硼化稀土润滑油添加剂，其特征在于：含磷极压抗磨剂为磷酸酯；
或，腐蚀抑制剂为苯***衍生物；
或，高温抗氧剂为烷基化二苯胺；
或，防锈剂为直链十二烯基丁二酸；
或，合成基础油为五类基础油合成酯。
9.权利要求1-8任一项所述的硼化稀土润滑油添加剂的制备方法，其特征在于：向调和罐中加入合成基础油和硼化稀土极压抗磨剂，边搅拌边升温至50-60℃之间，然后依次加入含磷极压抗磨剂，腐蚀抑制剂，高温抗氧剂，防锈剂，温度保持在60-65℃进行搅拌，经过滤得到硼钼稀土润滑油添加剂。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：在60℃-65℃搅拌2-3小时。
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