二硫戊烷基超分子油凝胶及其作为润滑油的应用制造技术

本发明专利技术提供二硫戊烷基超分子油凝胶及其作为润滑油的应用。将遥爪型聚合物分散在基础油中，或者将遥爪型聚合物与无机纳米颗粒分散在基础油中，通过1,2

【技术实现步骤摘要】
二硫戊烷基超分子油凝胶及其作为润滑油的应用


[0001]本专利技术属于超分子聚合物
，具体涉及二硫戊烷基超分子油凝胶及其作为润滑油的应用。

技术介绍

[0002]摩擦磨损普遍存在于机械系统中，不可避免地会导致机械的损坏和大量的能源浪费，解决这个问题最有效的方法是润滑机械。含有基础油和添加剂的复合润滑油已被用来有效地减少摩擦和磨损。然而，小分子添加剂固有的化学或热机械不稳定性导致有害废气和颗粒物的严重排放，这不符合目前不断提高的限制污染物的环境要求。
[0003]纳米颗粒作为润滑油添加剂具有较好的减摩和抗磨性能。典型的例子包括金属、金属硫化物和金属氧化物。与传统的有机或有机金属润滑油添加剂相比，它们表现出更优越的化学或热机械稳定性，这将有助于降低有害排放和毒性。然而，纳米颗粒的实际摩擦学应用要求其均匀分散在具有长期胶体稳定性的基础油中。但是，当纳米颗粒与基础油混合后随着时间增加会发生沉淀，即纳米粒子不能长期、均匀地分散在基础油中。该问题是纳米颗粒作为润滑油添加剂时面临的主要问题之一，大大影响了纳米粒子作为润滑油添加剂的润滑性能，严重时甚至可能损害机械系统。
[0004]为此，通常将纳米颗粒的表面通过一端单齿配位作用或亲疏水相互作用进行功能化，例如采用表面活性烷基链通过一端单齿配位作用或亲疏水相互作用进行功能化。但是，由于在溶液中单齿束缚的端基很容易从纳米颗粒表面脱离，导致该表面功能化的纳米颗粒仍然不能满足其基础油的长期胶体稳定性的要求。

技术实现思路

[0005]针对上述技术现状，本专利技术旨在提供一种二硫戊烷基超分子油凝胶，具有长期稳定性，良好的润滑性能与抗磨损性能，可作为润滑油应用。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术人经过长期大量实验探索发现，将遥爪型聚合物分散在基础油中，通过1,2
‑
二硫戊烷基团之间发生动态共价开环反应而形成的二硫戊烷基超分子油凝胶具有良好的润滑性能与抗磨损性能，当分散于基础油PAO
‑
10时，该油凝胶在载荷为200N、频率为25Hz的摩擦条件下的摩擦系数小于0.13，可作为润滑油应用，其中所述遥爪型聚合物是两端基含α
‑
硫辛酸酯的聚甲基丙烯酸长链烷基酯。进一步地，本专利技术人发现，当在该油凝胶的制备过程中添加无机纳米粒子，遥爪型聚合物与无机纳米颗粒之间发生强多齿配位作用，不仅提高了无机纳米粒子在基础油中的分散稳定性，而且进一步提高了油凝胶的润滑性能与抗磨损性能。
[0007]即，本专利技术提供一种二硫戊烷基超分子油凝胶，所述油凝胶是将遥爪型聚合物与无机纳米粒子分散在基础油中，通过1,2
‑
二硫戊烷基团之间发生动态共价开环反应而形成，并且遥爪型聚合物与无机纳米颗粒之间发生强多齿配位作用；
[0008]所述遥爪型聚合物是两端基含α
‑
硫辛酸酯的聚甲基丙烯酸长链烷基酯，记作
L
m
S
2n
L
m
，其中L嵌段包含侧链1,2
‑
二硫杂环戊烷，S嵌段是油溶性聚甲基丙烯酸长链烷基酯，2n是S嵌段的聚合度，m是L嵌段的聚合度。
[0009]所述无机纳米颗粒不限，包括金属、金属硫化物、和金属氧化物中的一种或者几种。其中，金属包括Ag、Cu等，金属硫化物包括MoS2、WS2等。
[0010]m为整数，取值不限。作为优选，m选自2至6中的整数，包含整数2与6。
[0011]2n为整数，取值不限。作为优选，2n选自10至500中的整数，包含整数10与500；作为进一步优选，2n选自10至100中的整数，包含整数10与100。
[0012]所述基础油不限，包括矿物基础油、合成基础油以及植物油基础油。矿油基础油由原油提炼而成。合成基础油是指由通过化学方法合成的基础油，例如聚α
‑
烯烃等。植物油是从植物的果实、种子、胚芽等中得到的油脂。
[0013]所述遥爪聚合物的制备方法不限，包括利用聚甲基丙烯酸长链烷基酯双功能化的大分子引发剂，通过可控ATRP聚合得到双端二硫戊烷基功能化的遥爪聚合物；该制备方法包括如下步骤：
[0014](1)基于双功能引发剂合成聚甲基丙烯酸长链烷基酯；
[0015](2)利用聚甲基丙烯酸长链烷基酯作为大分子ATRP引发剂合成所述遥爪型聚合物。
[0016]本专利技术发现将聚甲基丙烯酸长链烷基酯两端通过α
‑
硫辛酸酯功能化的遥爪型聚合物分散在基础油中形成的油凝胶具有良好的润滑性能与抗磨损性能，可作为润滑油应用于机械等领域。在此基础上，本专利技术将该遥爪型聚合物与无机纳米颗粒分散在基础油中形成油凝胶，具有如下有益效果：
[0017](1)所述遥爪型聚合物提高了无机纳米颗粒在基础油中的分散均匀性与稳定性，具体如下：
[0018](1
‑
1)所述遥爪型聚合物由一个可溶的中心链和两个不可溶的功能化端基链组成，它们倾向于自组装成完全交联的、瞬态的花状胶束(凝胶)网络，其中相邻的花状胶束被可溶性中心链桥接，一方面可以显著缓解基础油普遍存在的渗漏和蠕动，另一方面无机纳米颗粒可以被均匀地分布在凝胶的三维网络中，具有长期稳定性。
[0019](1
‑
2)α
‑
硫辛酸酯衍生物很容易通过可逆开环反应聚合成动态超分子网络；
[0020](1
‑
3)α
‑
硫辛酸末端的1,2
‑
二硫戊烷基团与无机纳米颗粒之间具有强多齿配位能力，其对无机纳米颗粒的配位能力强于单一功能化的烷基链；
[0021](1
‑
4)α
‑
硫辛酸酯本身是一种具有优良润滑性能的环境友好型润滑油添加剂。
[0022](2)实验证实，该油凝胶具有良好的长期稳定性，在20℃条件下，该油凝胶保存一年时间也未显示出任何可见的流动性。
[0023](3)实验证实，当基础油为PAO
‑
10时，该油凝胶在载荷为200N、频率为25Hz的摩擦条件下的摩擦系数小于0.13，甚至当载荷为400N时摩擦系数可小于0.11；
[0024](4)实验证实，与基础油相比，将所述遥爪型聚合物分散在基础油中，通过1,2
‑
二硫戊烷基团之间发生动态共价开环反应形成的油凝胶，以及将遥爪型聚合物与无机纳米颗粒分散在基础油中形成的油凝胶能够大大改善其润滑性能；与所述遥爪型聚合物分散在基础油中，通过1,2
‑
二硫戊烷基团之间发生动态共价开环反应形成的油凝胶相比，将遥爪型聚合物与无机纳米颗粒分散在基础油中形成的油凝胶中遥爪型聚合物与无机纳米颗粒之
间发生强多齿配位作用，因此润滑性能更佳，载荷更高，磨损体积更小，表面的磨损疤痕更小。
[0025]因此，本专利技术的油凝胶可作为减摩抗磨类润滑油而应用于机械系统中。
附图说明
[0026]图1是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二硫戊烷基超分子油凝胶作为润滑油的应用；所述二硫戊烷基超分子油凝胶是将遥爪型聚合物分散在基础油中，通过1,2
‑
二硫戊烷基团之间发生动态共价开环反应而形成；所述遥爪型聚合物是两端基含α
‑
硫辛酸酯的聚甲基丙烯酸长链烷基酯，记作L
m
S
2n
L
m
，其中L嵌段包含侧链1,2
‑
二硫杂环戊烷，S嵌段是油溶性的聚甲基丙烯酸长链烷基酯，2n是S嵌段的聚合度，m是L嵌段的聚合度。2.如权利要求1所述的二硫戊烷基超分子油凝胶作为润滑油的应用，其特征是：m选自2至6中的整数，包含整数2与6；作为优选，2n选自10至500中的整数，包含整数10与500；作为进一步优选，2n选自10至100中的整数，包含整数10与100。3.如权利要求1所述的二硫戊烷基超分子油凝胶作为润滑油的应用，其特征是：所述基础油包括矿物基础油、合成基础油以及植物油基础油；作为优选，合成基础油包括聚α
‑
烯烃；作为优选，所述基础油是PAO
‑
10。4.如权利要求1、2或3所述的二硫戊烷基超分子油凝胶，其特征是：当基础油为PAO
‑
10时，所述油凝胶在载荷为200N、频率为25Hz的摩擦条件下的摩擦系数小于0.13。5.一种二硫戊烷基超分子油凝胶，其特征是：将遥爪型聚合物与无机纳米颗粒分散在基础油中，通过1,2
‑
二硫戊烷基团之间发生动态共价开环反应而形成，并且所述遥爪型聚合物与无机纳米颗粒之间发生配位作用；所述遥爪型聚合物是两端基含α
‑
硫辛酸酯的聚甲基丙烯酸长...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜伟锋，陈承响，杨维利，杨敏君，
申请(专利权)人：南京京科新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：