一种核壳结构的润滑油添加剂及其制备方法及润滑油技术

本发明专利技术公开了一种核壳结构的润滑油添加剂及其制备方法及润滑油，该润滑油添加剂包括硬质纳米材料构成的核以及包裹在核外层的壳层，壳层的材料为柔性金属。制备上述润滑油添加剂的方法包括：将构成核的硬质纳米颗粒加入到乙二醇中，搅拌或超声使各组分均匀混合；然后将柔性金属离子化合物和聚乙二醇加入到上述混合后的溶液，混合均匀；最后将混合后的溶液转移到具有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，将高压反应釜置于干燥箱中反应，待反应完成后，离心收集沉淀物，干燥后得到的润滑油添加剂。本发明专利技术提供的润滑油添加剂大大提高了润滑油的减摩性和抗磨性。

A lubricating oil additive with core-shell structure and its preparation method and lubricating oil

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构的润滑油添加剂及其制备方法及润滑油
本专利技术属于润滑油
，尤其涉及一种核壳结构的润滑油添加剂及其制备方法及润滑油。
技术介绍
润滑油一直是工程领域应用十分广泛的润滑材料。在轨道交通、工业工程、精密仪器和汽车工业等领域中，工件间的摩擦力一直是造成工件损坏的重要因素之一，每年工件磨损会带来巨大的经济损失。例如螺纹连接件之间的摩擦损耗就是造成零部件失效的主要原因之一，而随着我国轨道交通事业的蓬勃发展，如何保障服役于轨道交通事业的机械零部件的可靠性和长寿命服役性是不容忽视的问题。将润滑油引入连接件界面处是减轻摩擦损耗的常用方法。但是，随着近代工业的发展，对工件的服役寿命和可靠性有了更高的要求，传统润滑油性能越来越不能满足现代工业上的需求。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术提供了一种核壳结构的润滑油添加剂及其制备方法及润滑油，通过制备柔性壳层和硬质核心颗粒构成的核壳材料作为润滑油的添加剂，大大提高了润滑油的减摩性和抗磨性。为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：一种核壳结构的润滑油添加剂，包括硬质纳米材料构成的核以及包裹在所述核之外的壳层，所述壳层的材料为具有润滑性能的柔性金属。优选地，所述核的材料为金属氧化物颗粒、金属氮化物颗粒或陶瓷颗粒，优选二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、碳化钨中的任意一种或几种。优选地，所述柔性金属选自铜、金、银中的一种。优选地，所述硬质纳米材料的粒径为20～200nm。本专利技术还提供了一种核壳结构的润滑油添加剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将构成核的硬质纳米颗粒0.1～0.5g加入到20～40ml乙二醇中，搅拌或超声使各组分均匀混合；S2：将0.2～1.0g的柔性金属离子化合物和1～5g聚乙二醇加入到所述步骤S1混合后的溶液，搅拌或超声直至形成均一溶液；S3：将所述步骤S2混合后的溶液转移到具有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，将高压反应釜置于干燥箱中反应，待反应完成后，离心收集沉淀物，干燥后得到所述的润滑油添加剂。优选地，所述步骤S1中的硬质纳米颗粒的粒径为20～200nm，构成核的硬质纳米颗粒的粒径直接影响润滑油添加剂的粒径，若粒径太大则可能添加剂会卡在两个发生摩擦的机器中间。优选地，所述步骤S3中将高压反应釜置于180～200℃温度的干燥箱中反应6～10h，若干燥箱中温度过低会导致核壳材料无法成型，温度过高会导致壳层材料过量生产与核心材料分离。优选地，所述步骤S1中的硬质纳米颗粒的材料选自金属氧化物颗粒、金属氮化物颗粒或陶瓷颗粒，优选为二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、碳化钨中的任意一种或几种。优选地，所述柔性金属离子化合物选自无水硫酸铜、三氯化金、硝酸金、硝酸银中的一种。优选地，构成核的硬质纳米颗粒与柔性金属离子化合物的质量比为1:0.5～2。本专利技术还提供了一种润滑油，包括上述实施例所述的核壳结构的润滑油添加剂或上述制备方法制备得到的核壳结构的润滑油添加剂。本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：本专利技术提供的具有核壳结构的润滑油添加剂，构成核的材料为硬质纳米材料，具有高耐磨性，包裹核的壳层材料为具有润滑性能的柔性金属，摩擦系数低，用这种核壳结构的材料作为润滑油添加剂，在发挥两种材料的优异特性的同时，使得核壳两种材料间的协同作用最大化。本专利技术提供的润滑油添加剂在摩擦过程中，前期是具有润滑的柔性金属壳层提供润滑效果，待壳层材料消耗完毕后，露出核，进而核开始作用于摩擦基体间，进而降低磨损率，由于此时壳层材料已在基体间形成有效转移膜，并不会使摩擦系数波动很大。因此采用本专利技术提出的润滑油添加剂，可以有效降低摩擦基体间的摩擦系数和磨损率。本专利技术提供的具有核壳结构的润滑油添加剂制备方法，采用水热法，以乙二醇为溶剂，聚乙二醇为还原剂，在构成核的硬质纳米材料上原位还原壳层，采用本专利技术的制备方法可以绿色、高效地制备用于润滑油添加剂的核壳材料，具有很高的产率，因此，本专利技术提出的方法只需要乙二醇、聚乙二醇，并且采用水热法，在硬质纳米颗粒表面原位还原壳层，具有低消耗、低成本、高产率和绿色环保等优点，可以进行批量化的生产。符合近年来提倡的绿色、环保和高效制备的大趋势，不仅实现了润滑油添加剂的大规模制备，而且在制备过程中通过调控硬质核心材料的种类的方法简单有效、容易操作，解决限制润滑油纳米添加剂广泛应用和结构调控两大瓶颈问题。本专利技术提供的具有核壳结构的润滑油添加剂核的材料可选择性大，可以满足不同领域应用的结构与性能需求，将会拓宽性能优异的润滑油纳米添加剂在更多领域应用的新篇章。附图说明图1为本专利技术实施例1中SiO2@Cu润滑油添加剂的微观结构的低分辨率图；图2为本专利技术实施例1中SiO2@Cu润滑油添加剂的微观结构的高分辨透射电镜图；图3为本专利技术实施例2中Si3N4@Cu润滑油添加剂的微观结构的低分辨率图；图4为本专利技术实施例2中Si3N4@Cu润滑油添加剂的微观结构的高分辨透射电镜图；图5为本专利技术实施例1和2中的SiO2@Cu和Si3N4@Cu润滑油添加剂的X射线衍射(XRD)图；图6为添加了本专利技术实施例1和2中的SiO2@Cu和Si3N4@Cu添加剂的润滑油和不添加添加剂的润滑油的实时摩擦曲线。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种核壳结构的润滑油添加剂及其制备方法及润滑油作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。一种核壳结构的润滑油添加剂，包括硬质纳米材料构成的核以及包裹在核外层的壳层，壳层的材料为具有润滑性能的柔性金属。优选地，核的材料选自二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、碳化钨等金属的氧化物颗粒或氮化物颗粒以及陶瓷颗粒。优选地，柔性金属选自铜、金、银中的一种。优选地，优选地，硬质纳米材料的粒径为20～200nm。本专利技术还提供了一种核壳结构的润滑油添加剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将构成核的硬质纳米颗粒0.1～0.5g加入到20～40ml乙二醇中，搅拌或超声使各组分均匀混合；优选地，步骤S1中的硬质纳米颗粒的粒径为20～200nm，构成核的硬质纳米颗粒的粒径直接影响润滑油添加剂的粒径，若粒径太大则可能添加剂会卡在两个发生摩擦的机器中间；优选地，步骤S1中的硬质纳米颗粒的材料选自二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、碳化钨等金属的氧化物颗粒或氮化物颗粒以及陶瓷颗粒；S2：将柔性金属离子化合物和聚乙二醇加入到步骤S1混合后的溶液，混合均匀；优选地，柔性金属离子化合物选自无水硫酸铜、三氯化金、硝酸金、硝酸银中的一种；优选地，步骤S2具体为将0.2～1.0g的柔性金属离子化合物和1～5g聚乙二醇加入到步骤S1混合后的溶液，搅拌或超声直至形成均一溶液；S3：将步骤S2混合后的溶液转移到具有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，将高压反应釜置于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳结构的润滑油添加剂，其特征在于，包括硬质纳米材料构成的核以及包覆在所述核之外的壳层，所述壳层的材料为具有润滑性能的柔性金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构的润滑油添加剂，其特征在于，包括硬质纳米材料构成的核以及包覆在所述核之外的壳层，所述壳层的材料为具有润滑性能的柔性金属。


2.根据权利要求1所述的核壳结构的润滑油添加剂，其特征在于，所述核的材料为金属氧化物颗粒、金属氮化物颗粒或陶瓷颗粒。


3.根据权利要求1所述的核壳结构的润滑油添加剂，其特征在于，所述柔性金属选自铜、金、银中的一种。


4.一种核壳结构的润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将构成核的硬质纳米颗粒0.1～0.5g加入到20～40ml乙二醇中，搅拌或超声使各组分均匀混合；
S2：将0.2～1.0g柔性金属离子化合物和1～5g聚乙二醇加入到所述步骤S1混合后的溶液，搅拌或超声直至形成均一溶液；
S3：将所述步骤S2混合后的溶液转移到具有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，将高压反应釜置于干燥箱中反应，待反应完成后，离心收集沉淀物，干燥后得到所述的润滑油添加剂。


5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊小强，姚遥，李浩，李文，朱旻昊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51