交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油的方法及裝置的製作方法

2023-06-08 13:14:36

專利名稱：交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及潤滑油領域，具體涉及一採用交變電場/溫度場協同作用製備納米磁性潤滑油的方法及裝置。
背景技術：
目前市場上銷售的潤滑油在受到重力、磁力、離心力作用時均會出現滴流、飛濺、洩漏、損耗、貧乏等現象，造成環境汙染和經濟浪費，為解決"潤滑油的保持"問題，喬紅斌等人研究被用做潤滑油添加劑的納米金屬粉體、納米硫化物、納米稀土化合物、納米氧化物，使潤滑油具有納米性，改善潤滑油的抗磨減摩性能；畢延軍發明"一種磁性潤滑油"，是在現有潤滑油中添加中性含硫化合物，使潤滑油呈磁性，但這兩種潤滑油不能同時具有納米性能和磁性能。我們採用交變電場/溫度場協同作用的方法在自製裝置上研製出"納米磁性潤滑油"，它是由具有納米量級的磁性顆粒經有極性的表面活性劑單分子層包覆再與適當潤滑油充分混合而製成的納米磁性潤滑油。

發明內容
本發明的目的是提供一種同時具有納米性能和磁性能，在重力、磁力、離心力作用下不分離並做整體移動，具有利用外界磁場在需要潤滑的部位保持潤滑油的能力潤滑油的製備方法及裝置。
本發明的技術解決方案是交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置，包括助熱裝
置l、攪拌器2、電極3、石英傘4、內冷裝置5、注料裝置6、冷卻裝置7、電極接口8、進出水接口 9、傳動裝置10、數控電機11、第一進出氣接口 12、第一升降裝置13、微調裝置14、託板調節裝置15、反應釜16、傳感器17、第二進出氣接口 18和第二升降裝置19。反應物質從注料裝置6送入反應釜16，助熱裝置1位於反應釜16底部，攪拌器2和石英傘4、電極3、傳感器17位於反應釜16內，數控電機11通過傳動裝置10帶動攪拌器2和石英傘4以設定數值對反應物進行均勻攪拌，傳感器17檢測反應釜16內反應物的溫度，並與溫控器連接，在反應釜16內的上部設置內冷裝置5,以調控反應釜16內部的溫度，冷卻裝置7與反應釜16相通，冷卻裝置7頂部連接第一進出氣接口 12，進出水接口 9連接內冷裝置5和 冷卻裝置7，通入冰水迅速冷卻反應物，電極3通過電極接口 8與脈衝電源連接，給反應釜 16送電，提供反應釜16中物質分子的逐級斷鍵及重新組合所需要的活化能，數控電機ll與 第一升降裝置13、傳動裝置10、微調裝置14、託板調節裝置15及第二升降裝置19相互連 接，第二進出氣接口 18連接攪拌器2，通過數控氣體質量流量計、氣體混合器連接第二進出 氣接口 18，保證反應釜16中合成納米磁性顆粒所需電離氣體的比例。
採用交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置製備納米磁性潤滑油的方法如下
A、 超聲處理階段
按質量比l: 9稱量表面活性劑和基礎潤滑油白油，充分混合併在SCQ-600雙頻超聲波 清洗器進行10min超聲處理，超聲頻率控制在21000Hz，功率控制在500W。
B、 往反應釜注料階段
將超聲好的溶液從注料裝置6注入反應釜16內，以表面活性劑為質量比例基準，按1: 10針管吸取稱量羰基鐵溶液並迅速從注料裝置6注入反應釜16內；從第二進出氣接口 18輸 入流量比1: 4的氮氣和氨氣到反應釜16內。 C、交變電場、溫度場協同作用階段
接通助熱裝置1，對反應釜16進行預加熱，實時檢測反應釜16內傳感器17顯示溫度場 的變化，當顯示118。C時，關閉助熱裝置l，開啟內冷裝置5，使冷卻裝置7中羰基鐵迅速回 落至反應釜16內，整個循環需要時間4 6min:接通助熱裝置1，關閉內冷裝置5，在電極 接口 8處接交流脈衝高壓電源，在交變電場區域，即攪拌器2與電極3間隙，對氨氣、羰基 鐵液體進行放電活化，其脈衝頻率調控63.5KHz，電壓調控至10kV，工作電流200mA，調整 反應釜16內攪拌器2的速度為330rad/min,開始第二個循環。在這個循環中採用的是交變電 場/溫度場相結合的方法，氣流量和放電參數相同條件下，反應釜內溫度瞬息萬變，時而迅速 升溫，時而平穩變化，時而迅速下降，反映出反應釜內氣、液分子的瞬間離解、斷鍵、複合 反應的激烈程度。 D、循環階段
以後重複第二個循環，共十次，大約運行120min，整個交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油的過程中一直處於冰水冷卻狀態。 E、停機冷卻裝瓶階段
採用交變電場/溫度場協同活化合成納米磁性潤滑油後，關閉交流脈衝電源、助熱裝置l、
氮氣、氨氣，待反應釜16冷卻至37 4(TC時，打開反應釜16,將黑色納米磁性潤滑油倒入玻 璃瓶內置於冷藏室。
本發明的有益效果是，應用本發明製備的潤滑油是由具有納米量級的磁性顆粒經有極性 的表面活性劑單分子層包覆，再與適當基礎潤滑油充分混合而製成的一種特殊超順磁性同-液相溶的液體，是一種對磁場敏感、受磁場控制、處於磁場中具有保持潤滑油能力的新型納 米磁性潤滑油，該種潤滑油同時具有納米性能和磁性能，在重力、磁力、離心力作用下不分 離並做整體移動，解決了齒輪、活塞及其立式導軌等特殊部位潤滑油的保持問題，其應用前 景十分廣闊。


圖1為交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置示意圖中1、助熱裝置，2、攪拌器，3、電極，4、石英傘，5、內冷裝置，6、注料裝置，7、 冷卻裝置，8、電極接口， 9、進出水接口， 10、傳動裝置，11、數控電機，12、第一進出氣 接U， 13、第一升降裝置，14、微調裝置，15、託板調節裝置，16、反應釜，17、傳感器， 18、第二進出氣接口， 19第二升降裝置。
圖2為實施例1製備的磁性潤滑油的結構組成及粒度分布。 圖3為實施例1製備的磁性潤滑油的TEM; 其中圖a為300K倍的TEM，圖b為250K倍的TEM。 圖4為實施例1製備的磁性潤滑油的磁滯回線。
具體實施例方式
實施例1
如圖1所示，交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置包括助熱裝置1、攪拌器2、 電極3、石英傘4、內冷裝置5、注料裝置6、冷卻裝置7、電極接口8、進出水接口9、傳動 裝置IO、數控電機ll、第一進出氣接口12、第一升降裝置13、微調裝置14、託板調節裝置15、反應釜16、傳感器17、第二進出氣接口 18和第二升降裝置19。反應物質從注料裝覽6 送入反應釜16,助熱裝置1位於反應釜16底部，攪拌器2和石英傘4、電極3、傳感器17 位於反應釜16內，數控電機11通過傳動裝置10帶動攪拌器2和石英傘4以設定數值對反應 物進行均勻攪拌，傳感器17檢測反應釜16內反應物的溫度，並與溫控器連接，在反應釜16 內的上部設置內冷裝置5，以調控反應釜16內部的溫度，冷卻裝置7與反應釜16相通，冷 卻裝置7頂部連接第二進出氣接口 18，進出水接口 9連接內冷裝置5和冷卻裝置7，通入冰 水迅速冷卻反應物，電極3通過電極接口 8與脈衝電源連接，給反應釜16送電，提供反應釜 16中物質分子的逐級斷鍵及重新組合所需要的活化能，數控電機11與第一升降裝置13、傳 動裝置10、微調裝置14、託板調節裝置15及第二升降裝置19相互連接，第一進出氣接口 12連接攪拌器2，通過數控氣體質量流量計、氣體混合器連接第一進出氣接口 12，保證反應 釜16中合成納米磁性顆粒所需電離氣體的比例。
採用交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置製備納米磁性潤滑油的方案如下
A、 超聲處理階段
按質量比1: 9稱量FI本產表面活性劑8克和基礎潤滑油白油72克，搖動使其充分混合 並在SCQ-600雙頻超聲波清洗器進行10min超聲處理，超聲頻率控制在21000Hz，功率控制 在500W。B、 往反應釜注料階段
將超聲好的溶液從注料裝置6注入反應釜16內，以表面活性劑為質量比例基準，按1:
10針管吸取稱量羰基鐵溶液並迅速從注料裝置6注入反應釜16內；按流量比h 4即氮氣流 量為60sccm，氨氣流量為240sccm從第二進出氣接口 18輸入氮氣和氨氣到反應釜16內。 C、交變電場、溫度場協同作用階段
接通助熱裝置l，對反應釜16進行預加熱，實時檢測反應釜16內傳感器17顯示溫度場 的變化，當顯示118。C時，關閉助熱裝置l，開啟內冷裝置5，使冷卻裝置7中羰基鐵迅速回 落至反應釜16內，整個循環需要時間5min:接通助熱裝置l，關閉內冷裝買5，在電極接口 8處接交流脈衝高壓電源，在交變電場區域，即攪拌器2與電極3間隙，對氨氣、羰基鐵液 體進行放電活化，其脈衝頻率調控63.5KHz，電壓調控至10kV，工作電流200mA，調整反應釜16內攪拌器2的速度為330rad/min，開始第二個循環。
D、 循環上一步驟-
以後重複第二個循環，共十次，大約運行120min，整個交變電場/溫度場協同合成納米磁 性潤滑油的過程中一直處於冰水冷卻狀態。
E、 停機冷卻裝瓶階段
採用交變電場/溫度場協同活化合成納米磁性潤滑油後，關閉交流脈衝電源、助熱裝置、 氮氣、氨氣，待反應釜16冷卻至37 4(TC時，打開反應釜16，將黑色納米磁性潤滑油倒入玻 璃瓶內置於冷藏室。
F、 數據分析
採用X射線小角度散射法，在日本理學3014光衍射光譜儀ratky小角測角儀、Co靶和 電壓30KV,電流30mA實驗條件下，對實施例1製備的磁性潤滑油的結構組成及粒度分布進 行測試，測試結果如圖2所示，對實施例l製備的磁性潤滑油的確由磁性顆粒構成，其中粒 度範圍較廣，粒徑絕大部分小於18nm。
採用JEM-2000EX型透射電鏡，其解析度為0.1nm，放大倍數為250K- 300K倍，對實 施例1製備的磁性潤滑油的形貌進行了測試，測試結果如圖3所示，圖3中a圖是300K倍 電鏡圖片，b圖是250 K倍透射電鏡圖片。由圖3可見，構成磁性潤滑油的磁性顆粒多數為 10nm左右，與採用X射線小角度散射法測試結果基本一致，說明製備的磁性潤滑油具有納米 結構。
採用LDJ-9500型振動樣品磁強計、DT-100天平測定磁性潤滑油的磁滯回線。測試結果如圖4所 示，圖4表明磁性潤滑油的磁4til程是可逆的，既矯頑力、磁滯損^^fi於零，磁滯回線是一條過坐 標原點的S型曲線，幾乎無磁滯f旨，既組成磁性潤滑油的這些納米磁f，粒t間沒有相互作用，在 基礎潤滑油中自由飄蕩，具有趔頓磁性。
權利要求
1、交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置，其特徵在於，該裝置包括助熱裝置(1)、攪拌器(2)、電極(3)、石英傘(4)、內冷裝置(5)、注料裝置(6)、冷卻裝置(7)、電極接口(8)、進出水接口(9)、傳動裝置(10)、數控電機(11)、第一進出氣接口(12)、第一升降裝置(13)、微調裝置(14)、託板調節裝置(15)、反應釜(16)、傳感器(17)、第二進出氣接口(18)和第二升降裝置(19)；反應物質從注料裝置(6)送入反應釜(16)，助熱裝置(1)位於反應釜(16)底部，攪拌器(2)和石英傘(4)、電極(3)、傳感器(17)位於反應釜(16)內，數控電機(11)通過傳動裝置(10)帶動攪拌器(2)和石英傘(4)以設定數值對反應物進行均勻攪拌，傳感器(17)與溫控器連接，在反應釜(16)內的上部設置內冷裝置(5)，冷卻裝置(7)與反應釜(16)相通，冷卻裝置(7)頂部連接第一進出氣接口(12)，進出水接口(9)連接內冷裝置(5)和冷卻裝置(7)通入冰水，電極(3)通過電極接口(8)與脈衝電源連接，數控電機(11)與第一升降裝置(13)、傳動裝置(10)連接，第一升降裝置(13)上設有微調裝置(14)，微調裝置(14)、託板調節裝置(15)及第二升降裝置(19)相互連接，第二進出氣接口(18)連接攪拌器(2)。
2、 採用權利要求1所述的交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置製備納米磁性潤滑袖的方法如下A、 超聲處理階段-按質量比l: 9稱量表面活性劑和基礎潤滑油白油，充分混合併在SCQ-600雙頻超聲波清洗器進行10min超聲處理，超聲頻率控制在21000Hz，功率控制在500W;B、 往反應釜注料階段將超聲好的溶液從注料裝置(6)注入反應釜(16)內，以表面活性劑為質量比例基準，按h 10針管吸取稱量羰基鐵溶液並迅速從注料裝置(6)注入反應釜(16)內；從第二進出氣接口 (18)輸入流量比h 4的氮氣和氨氣到反應釜(16)內；C、交變電場、溫度場協同作用階段進行預加熱，實時檢測反應釜(16)內傳感器17顯示溫度場的變化，當顯示118'C時，關閉助熱裝置(1)，幵啟內冷裝置(5)，使冷卻裝置(7)中羰基鐵迅速回落至反應釜(16)內，整個循環需要時間4 6min;接通助熱裝置(1)，關閉內冷裝置(5)，在電極接口 (8)處接交流脈衝高壓電源，在交變電場區域，即攪拌器(2)與電極(3)間隙，對氨氣、羰基鐵液體進行放電活化，其脈衝頻率調控63.5KHz，電壓調控至10kV，工作電流200mA，調整反應釜(16)內撹拌器(2)的速度為330rad/min，丌始第二個循環；D、 循環階段以後重複第二個循環，共10次，大約運行120min，整個交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油的過程中一直處於冰水冷卻狀態；E、 停機冷卻裝瓶階段採用交變電場/溫度場協同活化合成納米磁性潤滑油後，關閉交流脈衝電源、助熱裝置(1)、氮氣、氨氣，待反應釜(16)冷卻至37 40。C時，打開反應釜(16)，將黑色納米磁性潤滑油倒入玻璃瓶內置於冷藏室。
全文摘要
本發明涉及潤滑油領域，具體涉及一採用交變電場/溫度場協同作用製備納米磁性潤滑油的方法及裝置。交變電場/溫度場協同合成納米磁性潤滑油裝置包括助熱裝置、攪拌器、電極、石英傘、內冷裝置、注料裝置、冷卻裝置、電極接口、進出水接口、傳動裝置、數控電機、第一進出氣接口、第一升降裝置、微調裝置、託板調節裝置、反應釜、傳感器、第二進出氣接口和第二升降裝置。應用該裝置合成製備納米磁性潤滑油的方法包括超聲處理階段、往反應釜注料階段、交變電場、溫度場協同作用階段、循環階段和停機冷卻裝瓶階段。本發明具有十分廣闊的應用前景。
文檔編號C10M177/00GK101531949SQ20091001112
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月8日 優先權日2009年4月8日
發明者劉志升, 宏 安, 李學慧, 李洪帥, 李豔琴, 陸鴻鈞 申請人:大連大學