一種高溫抗磨減摩復配添加劑及其應用的製作方法

2023-05-05 16:49:52

本發明涉及一種高溫抗磨減摩復配添加劑及其應用，該復配添加劑具有優異的抗磨減摩性能，含該復配添加劑的潤滑劑組合物具有良好的高溫潤滑性能。

背景技術：

離子液體兼具離子化合物和有機化合物的諸多優點，作為綠色化學介質在有機合成、催化、電化學、物質分離和表面活性劑等許多領域具有重要的應用。在潤滑工程領域，離子液體作為潤滑劑和添加劑的應用研究引起了國內外科學家的廣泛關注，相關研究也越來越深入。與現役潤滑油脂及添加劑相比，離子液體的優勢主要表現在：（1）結構可設計性強；（2）揮發性能極低；（3）液程寬；（4）承載能力高；（5）幾乎不可燃，安全性高；（6）導電性好，其不足主要表現為：摩擦降解或熱解易產生腐蝕性酸，從而引起金屬材料的腐蝕。尤其是在高溫條件下，離子液體會對金屬摩擦副造成嚴重的腐蝕及腐蝕磨損問題。因此，降低離子液體的腐蝕性，改善其對金屬摩擦副的適用性，是潤滑工程領域的熱點研究問題。

金屬納米顆粒是一種獨特的潤滑油脂添加劑，與傳統添加劑不同，它通常不與基底材料發生摩擦化學反應，而是在摩擦副表面形成一層金屬邊界保護膜，從而發揮降低摩擦和減小磨損的作用。這種「非犧牲性」的減摩抗磨機制使得金屬納米顆粒添加劑能夠在降低摩擦係數的同時，有效地保護摩擦副，避免引起嚴重的磨損問題。金屬納米顆粒添加劑的這一特點就為解決離子液體對摩擦副材料的腐蝕性，改善其對金屬摩擦副的潤滑性能提供了一條可行的途徑。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種高溫抗磨減摩復配添加劑及其應用。

本發明將離子液體與金屬納米顆粒進行復配，通過調節二者配比，獲得一種適用於高溫條件下的減摩抗磨添加劑，提升了離子液體對金屬摩擦副的適用性，拓展了離子液體在潤滑工程領域的應用空間。

一種高溫抗磨減摩復配添加劑，其特徵在於該復配添加劑由巰基苯並噻唑類功能化離子液體（記作mbtils）和聚乙烯吡咯烷酮表面修飾的金屬鉬納米顆粒（記作n-mo）組成；所述mbtils和n-mo的質量比為1:9~9:1；所述mbtils為mbtils-1或mbtils-2，其結構式如下：

。

所述聚乙烯吡咯烷酮佔n-mo的質量百分含量＜3%。

所述n-mo的粒徑尺寸為20-60nm。

所述mbtils-1通過以下方法製備得到：首先，分別配製2-巰基苯並噻唑的甲醇溶液和氫氧化鉀的甲醇溶液，然後，向氫氧化鉀的甲醇溶液滴加2-巰基苯並噻唑的甲醇溶液，滴加完畢後在60-80℃條件下攪拌30-60min，待反應溶液冷卻至室溫，加入十二烷基三甲基氯化銨，攪拌反應15-30h，然後過濾，用甲醇洗滌，將濾液旋蒸除去溶劑，再經80-120℃真空乾燥24-36h，得到mbtils-1。

所述2-巰基苯並噻唑與氫氧化鉀的摩爾比為1：1。

所述2-巰基苯並噻唑與十二烷基三甲基氯化銨的摩爾比為1：1~1.13。

如上所述高溫減摩抗磨復配添加劑的應用，其特徵在於：將mbtils-1或mbtils-2加入聚乙二醇基礎油中，經超聲波分散1-6min即可獲得含mbtils添加劑的潤滑劑組合物，記作潤滑劑組合物a；將n-mo加入聚乙二醇基礎油中，經超聲波分散5-8min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作潤滑劑組合物b；將潤滑劑組合物a與潤滑劑組合物b等質量混合，經磁力攪拌1-5min即可獲得含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作潤滑劑組合物c。

所述潤滑劑組合物c中mbtils-1或mbtils-2的質量分數為0.2-1.8%，n-mo的質量分數為0.2-1.8%，聚乙二醇基礎油的質量分數為98%。

所述聚乙二醇基礎油為peg200、peg400、peg600中的一種。

所述mbtils-2按照cn201610771728.3的製備方法獲得。

所述n-mo表面的聚乙烯吡咯烷酮修飾，作用為提高納米顆粒的穩定性及其在基礎油中的分散性。

本發明獲得的含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物具有良好的高溫潤滑性能，其具體測試方案通過以下步驟來完成：

在optimol公司srv-iv微振動摩擦磨損試驗機上考察了含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物的摩擦學性能，並與含2%mbtils或2%n-mo的潤滑劑組合物作對比。選定載荷100n，溫度100℃，頻率25hz，振幅1mm，實驗時間60min，實驗上試球為φ10mm的aisi52100鋼球，下試樣為φ24×8mm的aisi52100樣塊。摩擦實驗結束後，採用microxam公司非接觸式三維表面輪廓儀檢測樣塊的磨損情況。實驗結果表明，如表1、圖1和圖2所示，高溫條件下，將mbtils與n-mo復配得到的復配添加劑表現出兩種添加劑的協同效果，能夠大幅改善基礎油的摩擦學性能，表現出極低且平穩的摩擦係數和更小的磨損量，且表現出優於兩種添加劑單劑的減摩抗磨效果。

表1聚乙二醇基礎油、含2%mbtils的潤滑劑組合物、含2%n-mo的潤滑劑組合物和含復配添加劑的潤滑劑組合物作為鋼/鋼潤滑劑的平均摩擦係數

附圖說明

圖1為聚乙二醇基礎油、含2%mbtils的潤滑劑組合物、含2%n-mo的潤滑劑組合物和含復配添加劑的潤滑劑組合物作為鋼/鋼潤滑劑的實時摩擦係數比較圖。

圖2為聚乙二醇基礎油、含2%mbtils的潤滑劑組合物、含2%n-mo的潤滑劑組合物和含復配添加劑的潤滑劑組合物作為鋼/鋼潤滑劑的體積磨損量比較圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例來說明本發明，其在於進一步描述而非限制本發明。

實施例1

將25.09g2-巰基苯並噻唑和8.42g氫氧化鉀分別溶解於60ml甲醇中，然後將二者混合於裝有冷凝管與溫度計的250ml三口圓底燒瓶中，40℃條件下，攪拌30min，過程中溶液始終保持澄清透明。將溶液冷卻至室溫後，加入40.52g十二烷基三甲基氯化銨，攪拌反應30h，過程中逐漸有沉澱生成。產物通過慢速濾紙過濾，用150ml甲醇分三次洗滌，將濾液旋蒸除去溶劑，再經80℃真空乾燥24h得到mbtils-1。

將1gmbtils-1加入49g基礎油peg200中，經超聲波分散3min即可獲得50g含mbtils-1添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+2%mbtils-1。再將1gn-mo加入49g基礎油peg200中，經超聲波分散8min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+2%n-mo。然後，將50gpeg200+2%mbtils-1與50gpeg200+2%n-mo混合，經磁力攪拌4min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+1%mbtils-1+1%n-mo。

實施例2

將25.09g2-巰基苯並噻唑和8.42g氫氧化鉀分別溶解於50ml甲醇中，然後將二者混合於裝有冷凝管與溫度計的250ml三口圓底燒瓶中，40℃條件下，攪拌50min，過程中溶液始終保持澄清透明。將溶液冷卻至室溫後，加入41.58g十二烷基三甲基氯化銨，攪拌反應24h，過程中逐漸有沉澱生成。產物通過慢速濾紙過濾，用150ml甲醇分三次洗滌，將濾液旋蒸除去溶劑，再經80℃真空乾燥36h得到mbtils-1。

將1.5gmbtils-1加入48.5g基礎油peg200中，經超聲波分散5min即可獲得50g含mbtils-1添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+3%mbtils-1。再將0.5gn-mo加入49.5g基礎油peg200中，經超聲波分散6min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+1%n-mo。然後，將50gpeg200+3%mbtils-1與50gpeg200+1%n-mo混合，經磁力攪拌3min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+1.5%mbtils-1+0.5%n-mo。

實施例3

將41.81g2-巰基苯並噻唑和14.02g氫氧化鉀分別溶解於100ml甲醇中，然後將二者混合於裝有冷凝管與溫度計的500ml三口圓底燒瓶中，50℃條件下，攪拌40min，過程中溶液始終保持澄清透明。將溶液冷卻至室溫後，加入68.87g十二烷基三甲基氯化銨，攪拌反應30h，過程中逐漸有沉澱生成。產物通過慢速濾紙過濾，用150ml甲醇分三次洗滌，將濾液旋蒸除去溶劑，再經80℃真空乾燥30h得到mbtils-1。

將1gmbtils-1加入49g基礎油peg400中，經超聲波分散3min即可獲得50g含mbtils-1添加劑的潤滑劑組合物，記作peg400+2%mbtils-1。再將1gn-mo加入49g基礎油peg400中，經超聲波分散6min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg400+2%n-mo。然後，將50gpeg400+2%mbtils-1與50gpeg400+2%n-mo混合，經磁力攪拌4min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg400+1%mbtils-1+1%n-mo。

實施例4

將41.81g2-巰基苯並噻唑和14.02g氫氧化鉀分別溶解於100ml甲醇中，然後將二者混合於裝有冷凝管與溫度計的500ml三口圓底燒瓶中，50℃條件下，攪拌40min，過程中溶液始終保持澄清透明。將溶液冷卻至室溫後，加入68.87g十二烷基三甲基氯化銨，攪拌反應30h，過程中逐漸有沉澱生成。產物通過慢速濾紙過濾，用150ml甲醇分三次洗滌，將濾液旋蒸除去溶劑，再經80℃真空乾燥30h得到mbtils-1。

將1.5gmbtils-1加入48.5g基礎油peg600中，經超聲波分散5min即可獲得50g含mbtils-1添加劑的潤滑劑組合物，記作peg600+3%mbtils-1。再將0.5gn-mo加入49.5g基礎油peg600中，經超聲波分散6min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg600+1%n-mo。然後，將50gpeg600+3%mbtils-1與50gpeg600+1%n-mo混合，經磁力攪拌5min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg600+1.5%mbtils-1+0.5%n-mo。

實施例5

將1gmbtils-2加入49g基礎油peg200中，經超聲波分散3min即可獲得50g含mbtils-2添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+2%mbtils-2。再將1gn-mo加入49g基礎油peg200中，經超聲波分散8min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+2%n-mo。然後，將50gpeg200+2%mbtils-2與50gpeg200+2%n-mo混合，經磁力攪拌4min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+1%mbtils-2+1%n-mo。

實施例6

將1.5gmbtils-2加入48.5g基礎油peg200中，經超聲波分散5min即可獲得50g含mbtils-2添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+3%mbtils-2。再將0.5gn-mo加入49.5g基礎油peg200中，經超聲波分散6min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+1%n-mo。然後，將50gpeg200+3%mbtils-2與50gpeg200+1%n-mo混合，經磁力攪拌3min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg200+1.5%mbtils-2+0.5%n-mo。

實施例7

將0.5gmbtils-2加入49.5g基礎油peg400中，經超聲波分散3min即可獲得50g含mbtils-2添加劑的潤滑劑組合物，記作peg400+1%mbtils-2。再將1.5gn-mo加入48.5g基礎油peg400中，經超聲波分散8min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg400+3%n-mo。然後，將50gpeg400+1%mbtils-1與50gpeg400+3%n-mo混合，經磁力攪拌4min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg400+0.5%mbtils-1+1.5%n-mo。

實施例8

將1.5gmbtils-2加入48.5g基礎油peg600中，經超聲波分散5min即可獲得50g含mbtils-2添加劑的潤滑劑組合物，記作peg600+3%mbtils-2。再將0.5gn-mo加入49.5g基礎油peg600中，經超聲波分散6min即可獲得含n-mo添加劑的潤滑劑組合物，記作peg600+1%n-mo。然後，將50gpeg600+3%mbtils-2與50gpeg600+1%n-mo混合，經磁力攪拌5min即可獲得100g含高溫減摩抗磨復配添加劑的潤滑劑組合物，記作peg600+1.5%mbtils-2+0.5%n-mo。

對比實施例

按照實施例1和實施例2中方法，製備得到50gpeg200+2%mbtils-1，50gpeg200+2%mbtils-2和50gpeg200+2%n-mo，分別作為高溫摩擦試驗的對比樣品。