一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法，属于抗磨剂技术领域。本发明专利技术采用大豆油、棉籽油和妥尔油为原料，制备纳米流体柴油抗磨剂，植物油通过化学反应生成不饱和脂肪酸，其抗磨润滑性能较高，同时具有一定的有吸附性，可以在金属表面形成致密的吸附膜，减少金属之间的直接接触摩擦，能够有效的降低磨损，并且随着碳链的増长和不饱和度的增加，不饱和脂肪酸的抗磨性能相应提高，不饱和脂肪酸酯中的羰基氧原子能形成油膜，可以有效抑制金属表面的磨损，由于氧的极性相对较大，与金属表面的亲和力强，含氧基团会优先吸附在金属表面上，从而提高柴油润滑性。

Preparation of a nano-fluid antiwear agent for diesel oil

【技术实现步骤摘要】
一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法
本专利技术涉及一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法，属于抗磨剂

技术介绍
柴油作为一种重要且高效的石油产品，可用于压燃式发动机的石油馏分，常用于车辆、船舶以及发电机等。与石油相比，柴油具有更高的能量密度，更低的燃油消耗率并且在使用过程中不会产生有毒气体。因此，柴油更加环保健康。但其缺点相比石油来说也更显而易见，柴油中含有较多的杂质，在燃烧产生能量的过程中更容易产生烟生，造成空气污染。所以，降低含硫化合物成为了柴油使用过程中的一个重大的任务。虽然使用低硫柴油使得环保得到了提高，但是随之爆发出了柴油发动机大量损坏的严重问题。其主要问题是因为在使用加氢精炼柴油燃油降低硫含量的同时，也使得原本柴油中提供抗磨作用的含氧杂质、含氮杂质芳烃和多环芳烃以及另外一些拥有抗磨性的组分减少，从而爆发了严重的抗磨性降低的情况引发了发动机中燃油泵的磨损以及损坏的问题。为了解决低硫柴油对发动机的磨损，通过人们不断的研究实验，得出了以下三个有效的解决办法：（1）对柴油的加工工艺条件进行改进；（2）对发动机磨损机理进行研究，从而改进发动机设计；（3）在低硫柴油中加入添加剂。柴油抗磨添加剂一般都是一些极性化合物，这些化合物在不干涉柴油的正常运转的条件下，将会加强柴油的润滑性能，减少发动机运转时金属的直接摩擦，减缓磨损作用。随着对柴油质量标准的提高，我们对于研发更优质抗磨剂的要求也在逐步提高。如今，优质抗磨剂的趋势主要是按照抗磨性的要求，在不改变柴油原有物化性质的前提下，通过几种具有抗磨性质的物质复配，实现最优的环境友好型抗磨性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有低硫柴油润滑性较差的问题，提供了一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将单分散二氧化钛纳米粉末、硬脂酸加入无水乙醇中，在80～90℃水浴下以300～400r/min转速搅拌30～40min，超声分散15～20min，得混合分散液；（2）将混合分散液加入复合植物油酸脂中，在60～80℃水浴下以1000～1200r/min转速搅拌30～40min，超声分散20～30min，得纳米流体柴油抗磨剂。所述的单分散二氧化钛纳米粉末、复合植物油酸脂、硬脂酸、无水乙醇的重量份为10～20份单分散二氧化钛纳米粉末、60～80份复合植物油酸脂、5～10份硬脂酸、20～30份无水乙醇。步骤（1）所述的单分散二氧化钛纳米粉末的具体制备步骤为：（1）将钛酸丁酯、无水乙醇和硬脂酸单甘油酯加入去离子水中，常温下以100～150r/min转速搅拌25～30min，得溶液；（2）将硝酸缓慢滴加至溶液中，常温下以250～300r/min转速搅拌反应30～45min，得溶胶；（3）将溶胶置于真空条件下在100～120℃下反应20～30min，得溶剂热生成物；（4）将溶剂热生成物用去离子水清洗3～5次，研磨成粉，置于180～200℃下干燥2～3h，得单分散二氧化钛纳米粉末。所述的无水乙醇、钛酸丁酯、硬脂酸单甘油酯、硝酸、去离子水的重量份为10～20份无水乙醇、20～40份钛酸丁酯、1～2份硬脂酸单甘油酯、5～10份质量分数20%的硝酸，150～300份去离子水。步骤（2）所述的硝酸的滴加时间为15～20min。步骤（3）所述的真空条件的压强为0.01～0.03MPa。步骤（4）所述的单分散二氧化钛纳米粉末的平均粒径为30～50nm。步骤（2）所述的复合植物油酸脂的具体制备步骤为：（1）将棉籽油、妥尔油加入大豆油中，常温下以200～300r/min转速搅拌10～15min，得混合植物油；（2）混合植物油、失水山梨醇脂肪酸酯加入去离子水中，加热至沸腾后以500～600r/min转速搅拌反应8～10h，得反应液；（3）将反应液常温静置4～6h，分层，取上层油体，得复合植物油酸；（4）将丙三醇、甲苯和对甲苯磺酸加入复合植物油酸中，在155～160℃下通入氮气保护，并以300～350r/min转速搅拌反应8～10h，回流分水，得机理液；（5）将机理液常温静置6～8h，分层，取上层油体，得复合植物油酸脂，所述的大豆油、棉籽油、妥尔油、去离子水、失水山梨醇脂肪酸酯、丙三醇、甲苯、对甲苯磺酸的重量份为20～30份大豆油、10～15份棉籽油、10～15份妥尔油、40～50份去离子水、2～2.5份失水山梨醇脂肪酸酯、20～30份丙三醇、12～18份甲苯、3～5份对甲苯磺酸。步骤（4）所述的氮气的气流速度为20～30mL/min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术采用大豆油、棉籽油和妥尔油为原料，制备纳米流体柴油抗磨剂，植物油通过化学反应生成不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸分子末端含有羧基，是羧酸的一种，与有机酸相比，不饱和脂肪酸含有长的碳链、不饱和键及较多的含氧集团，含氧基团具有较强的极性，其抗磨润滑性能较高，同时具有一定的有吸附性，可以在金属表面形成致密的吸附膜，减少金属之间的直接接触摩擦，能够有效的降低磨损，并且随着碳链的増长和不饱和度的增加，不饱和脂肪酸的抗磨性能相应提高，并且长链的不饱和脂肪酸可以与多元醇通过酯化反应制得不饱和脂肪酸酯，不饱和脂肪酸酯中的羰基氧原子能形成油膜，可以有效抑制金属表面的磨损，柴油机工作时，需要柴油具有自润滑效应，作为燃料的柴油中含有极性分子的植物油酸酯，可以在金属摩擦副表面之间形成较为稳定的润滑膜，边界膜润滑的润滑作用是由油性润滑剂部分的活性基团在磨擦面金属表面上发生物理和化学吸附，形成牢固的油膜，其中极性分子结构的存在，有利于吸附在摩擦面表层，同时极性分子的空间构型排列有助于在金属表面通过电子转移和范德华力形成物理吸附膜和化学吸附膜，在吸附成膜时，抗磨剂分子中的酯基平行地吸附在金属表面，碳碳双键能平行地吸附在金属表面上，由于氧的极性相对较大，与金属表面的亲和力强，含氧基团会优先吸附在金属表面上，从而提高柴油润滑性；（2）本专利技术通过添加单分散二氧化钛纳米粉末，制备纳米流体柴油抗磨剂，纳米二氧化钛表面的羟基能与硬脂酸的羧基发生酯化反应，且纳米二氧化钛表面存在物理吸附作用，能有效吸附硬脂酸分子，从而使自身的亲油性提高，纳米二氧化钛的球状纳米颗粒在摩擦副表面间存在微滚动效应，可以变滑动摩擦为滚动摩擦，从而有效降低摩擦系数，将二氧化钛纳米粒子添加到抗磨剂中，能有效降低摩擦阻力，起到抗磨、减摩效果，并且二氧化钛纳米颗粒还能填充至磨损的金属表面内，对摩擦表面具有一定的填补和修复作用，由于纳米颗粒具有界面和表面效应，其在抗磨剂中具有很好的传热性能，从而提高抗磨剂的散热效果。具体实施方式按重量份数计，分别称量10～20份无水乙醇、20～40份钛酸丁酯、1～2份硬脂酸单甘油酯、5～10份质量分数20%的硝酸，150～300份去离子水，将钛酸丁酯、无水乙醇和硬脂酸单甘油酯加入去离子水中，常温下以100～150r/min转速搅拌25～30min，得溶液，将硝酸缓慢滴加至溶液中，滴加时间15～20min，常温下以250～300r/min转速搅拌反应30～45min，得溶胶，将溶胶置于0.01～0.03MPa的真空条件下在100～120℃下反应20～30min，得溶剂热生成物，将溶剂热生成物用去离子水清洗3～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将单分散二氧化钛纳米粉末、硬脂酸加入无水乙醇中，在80～90℃水浴下以300～400r/min转速搅拌30～40min，超声分散15～20min，得混合分散液；（2）将混合分散液加入复合植物油酸脂中，在60～80℃水浴下以1000～1200r/min转速搅拌30～40min，超声分散20～30min，得纳米流体柴油抗磨剂。

【技术特征摘要】
1.一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将单分散二氧化钛纳米粉末、硬脂酸加入无水乙醇中，在80～90℃水浴下以300～400r/min转速搅拌30～40min，超声分散15～20min，得混合分散液；（2）将混合分散液加入复合植物油酸脂中，在60～80℃水浴下以1000～1200r/min转速搅拌30～40min，超声分散20～30min，得纳米流体柴油抗磨剂。2.根据权利要求1所述的一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法，其特征在于，所述的单分散二氧化钛纳米粉末、复合植物油酸脂、硬脂酸、无水乙醇的重量份为10～20份单分散二氧化钛纳米粉末、60～80份复合植物油酸脂、5～10份硬脂酸、20～30份无水乙醇。3.根据权利要求1所述的一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的单分散二氧化钛纳米粉末的具体制备步骤为：（1）将钛酸丁酯、无水乙醇和硬脂酸单甘油酯加入去离子水中，常温下以100～150r/min转速搅拌25～30min，得溶液；（2）将硝酸缓慢滴加至溶液中，常温下以250～300r/min转速搅拌反应30～45min，得溶胶；（3）将溶胶置于真空条件下在100～120℃下反应20～30min，得溶剂热生成物；（4）将溶剂热生成物用去离子水清洗3～5次，研磨成粉，置于180～200℃下干燥2～3h，得单分散二氧化钛纳米粉末。4.根据权利要求3所述的一种纳米流体柴油抗磨剂的制备方法，其特征在于，所述的无水乙醇、钛酸丁酯、硬脂酸单甘油酯、硝酸、去离子水的重量份为10～20份无水乙醇、20～40份钛酸丁酯、1～2份硬脂酸单甘油酯、5～10份质量分数20%的硝酸，150～300份去离子水。5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣钦，
申请(专利权)人：陈荣钦，
类型：发明
国别省市：广东,44