[发明专利]一种含伊/蒙粘土纳米粉体的润滑油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含伊/蒙粘土纳米粉体的润滑油及其制备方法，尤其涉及一种将改性后的伊/蒙粘土作为添加剂加入Ⅲ类基础油中，以提高Ⅲ类基础油的抗摩擦磨损性能的润滑油及其制备方法，属于层状硅酸盐粘土矿物的新应用领域。

背景技术

机器和机械设备的日新月异，要求润滑油能适应各种不同的工况，如高温、低温、真空、高辐射、高载荷和腐蚀性介质等，同时还要求有较长的使用寿命和储存稳定性等，因此依靠润滑油本身的性能难以满足这些要求。润滑油添加剂是解决这些问题的主要途径之一。与传统的润滑油添加剂相比，纳米尺度的添加剂在油膜强度、悬浮密度和均匀程度等方面远高于传统润滑油添加剂，因此，纳米润滑添加剂是未来润滑添加剂的主要发展趋势。

纳米润滑添加剂按来源可分为合成的和天然的两大类。合成的纳米添加剂中多以S、P、Pb的化合物或单质为主，这些元素不仅易对金属工件摩擦部位造成腐蚀、缩短工件使用寿命，而且还对环境造成污染。目前，很多科技工作者将天然的矿物粘土粉末作为添加剂应用到润滑油中(如蛇纹石、膨润土、高岭石、海泡石、凹凸棒土、滑石、叶腊石和次石墨等)，取得了一定的研究成果，这主要取决于这些矿物颗粒属于层状的硅酸盐矿物，这些颗粒沉积在摩擦面上，阻止了摩擦工件间的直接接触，使摩擦仅仅发生在矿物的层状结构之间，从而降低摩擦、减少磨损。然而，这些矿物颗粒大多处于微米粒级，因此无法修复存在于摩擦工件表面的裂缝和微孔，致使抗磨减摩效果并不十分理想。

发明内容

针对现有的润滑油抗磨减摩效果并不理想的缺陷，本发明的目的在于提供一种含伊/蒙粘土纳米粉体的润滑油及其制备方法，所述润滑油采用伊/蒙粘土纳米粉体作为添加剂，具有良好的抗摩擦磨损性能，且环境友好，无污染。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种含伊/蒙粘土纳米粉体的润滑油，所述润滑油由油酸改性的伊/蒙粘土纳米粉体和Ⅲ类基础油组成，其中，油酸改性的伊/蒙粘土纳米粉体占润滑油总质量的0.5～2.5%。

本发明所述含伊/蒙粘土纳米粉体的润滑油的制备方法，步骤如下：

（1）浆料的制备：将天然的伊/蒙粘土矿物机械破碎成粒径小于5cm的伊/蒙粘土矿小块；将伊/蒙粘土矿小块加水浸泡12h，得到伊/蒙粘土料浆；其中，料浆固含量为45wt%；

（2）分散：调节伊/蒙粘土料浆的pH值为9，加入分散剂，并采用砂磨分散机进行捣浆分散；其中，分散剂的加入量为所述料浆中固含量的1.5wt%；砂磨分散机的转速为1000rpm，搅拌时间为30min；

（3）筛分：将步骤（2）分散后的料浆过500目筛，得到筛下料浆；

（4）研磨：采用高能量密度搅拌磨对筛下料浆进行研磨，其中泵的给料速度为3L/min，研磨介质为直径0.4～0.6mm的ZrO₂陶瓷微珠，研磨介质填充率为85%，磨机转速为1400rpm，研磨时间为2～6h；研磨后得到纳米料浆；

（5）改性：将步骤（4）得到的料浆移至圆底烧瓶中，在搅拌下加入油酸，加完油酸后继续搅拌40min，然后先用无水乙醇清洗3次，再用去离子水清洗3次，其中油酸加入量为料浆固含量的4wt%；得到改性后的纳米料浆；

（6）干燥：将步骤（5）得到的改性后的纳米料浆移至真空环境中干燥，其中干燥温度为60℃，干燥时间为24h，得到改性的伊/蒙粘土纳米干粉；

（7）混合：将步骤（6）得到的改性的伊/蒙粘土纳米干粉与Ⅲ类基础油混合，经过超声分散和高速剪切分散各0.5h，即得到本发明所述含伊/蒙粘土纳米粉体的润滑油；其中剪切速度为6000rpm；改性的伊/蒙粘土纳米干粉占润滑油总质量的0.5～2.5%，其余为Ⅲ类基础油；

步骤（2）调节伊/蒙粘土料浆的pH值时优选采用NaOH或H₂SO₄溶液；

步骤（2）所述分散剂优选为WF-211分散剂(聚羧酸钠盐共聚物)。

有益效果

本发明所述润滑油采用伊/蒙粘土纳米粉体作为添加剂，有如下优点：

（1）具有其它类型的层状硅酸盐矿物作为润滑添加剂的特点。

伊/蒙粘土纳米粉体具有天然的层状结构，这种微观层状结构更有利于粘土纳米颗粒覆盖在摩擦工件表面，从而阻止摩擦工件的直接接触，使摩擦仅发生在矿物颗粒微观的层状结构之间，从而降低摩擦、减少磨损。

（2）兼具纳米颗粒润滑添加剂的特点，且环境友好，无污染。