兼具高分散性与水解稳定性、并能降低润滑油摩擦系数与提高极压载荷的添加剂及制备方法技术

本发明专利技术提供一种兼具高分散性与水解稳定性、并能降低润滑油摩擦系数与提高极压载荷的添加剂及制备方法。该添加剂是硼基共聚物，其化学式为SxBy，其中S是油溶性的甲基丙烯酸长链烷基酯，B是异丙烯基硼酸频哪醇酯，y/x是B与S的物质的量之比，0＜y/x≤5；润滑油中加入所述添加剂后，控制所述添加剂的质量百分含量为0.25

【技术实现步骤摘要】
兼具高分散性与水解稳定性、并能降低润滑油摩擦系数与提高极压载荷的添加剂及制备方法


[0001]本专利技术属于高分子以及润滑油
，具体涉及兼具高分散性与水解稳定性，并能降低润滑油摩擦系数与提高极压载荷的添加剂及制备方法。

技术介绍

[0002]摩擦作为一种自然现象，古已有之。据统计，由摩擦造成的能量损失约占世界消耗能量的50％，80％的机械事故由磨损导致，仅我国每年因摩擦磨损造成的经济损失就有上千亿元。通过研究和应用先进的润滑技术，可以显著地降低摩擦和磨损，节约能量损耗。
[0003]众所周知，二烷基二硫代磷酸锌(ZDDPs或ZnDTPs)广泛用于发动机润滑油和液压油的偏航添加剂。然而，锌会污染环境、磷含有汽车催化剂毒性，并且硫会产生难闻的气味，这些缺陷引起了人们对汽车和工业应用中新型的、有效的和“绿色”添加剂的探索。
[0004]我国硼资源储备丰富，原料易得，制备工艺简单，使含硼型润滑油添加剂得到持续研发。为了提高润滑油添加剂的综合性能，需要考虑下述几个方面：
[0005](1)添加剂在润滑油中的分散性
[0006]良好、稳定的分散性是保证添加剂提高润滑油减摩抗磨性能的基础，当添加剂加入润滑油中发生不溶解、沉淀等现象则无法发挥其作用。例如，硼酸盐类化合物作为润滑油添加剂时，由于不能轻易分散在润滑油中而受到很大的应用限制。
[0007](2)添加剂在润滑油中的水解稳定性
[0008]有机硼酸酯被公认为“绿色”添加剂，但是硼酸酯接触空气中的水分时易发生水解而导致在油中不溶解或沉淀。因此，具有水解稳定性(即，遇到水分不易发生水解)是硼基润滑油添加剂的另一重要性能。
[0009](3)摩擦系数
[0010]摩擦系数是衡量润滑油润滑性能的一个重要参数，良好的添加剂能够降低润滑油的摩擦系数。
[0011](4)极压载荷
[0012]极压载荷是衡量润滑油润滑性能的另一个重要参数，具有高极压载荷的润滑油能够应用于例如重型机械等领域中的高载荷摩擦。良好的添加剂能够提高润滑油的极压载荷。
[0013]因此，发现一种在润滑油中兼具高分散性与水解稳定性，并且能够降低润滑油的摩擦系数、磨损体积，以及提高润滑油的极压载荷的添加剂一直是本领域研发人员的研究课题之一。

技术实现思路

[0014]针对上述技术现状，本专利技术旨在提供一种在润滑油中兼具高分散性与水解稳定性，并且能够降低润滑油的摩擦系数、磨损体积，以及提高润滑油的极压载荷的添加剂。
[0015]为了实现上述技术目的，本专利技术人采用硼基共聚物作为润滑油添加剂，该硼基共聚物记作SxBy，其中S是油溶性的甲基丙烯酸长链烷基酯，B是异丙烯基硼酸频哪醇酯，y/x是B与S的物质的量之比，选择0＜y/x≤5时，该添加剂在润滑油中兼具高分散性与水解稳定性，并且在润滑油中加入添加剂后控制添加剂的质量百分含量为0.25
‑
10.0％时能够降低润滑油的摩擦系数、磨损体积，以及提高润滑油的极压载荷。
[0016]即，本专利技术的技术方案是：兼具高分散性与水解稳定性，并能降低润滑油摩擦系数、磨损体积与提高极压载荷的添加剂，其特征是：所述添加剂是硼基共聚物，其化学式为SxBy，其中S是油溶性的甲基丙烯酸长链烷基酯，B是异丙烯基硼酸频哪醇酯，y/x是B与S的物质的量之比，0＜y/x≤5；
[0017]润滑油中加入所述添加剂后，控制所述添加剂的质量百分含量为0.25
‑
10.0％。
[0018]作为优选，1/3≤y/x≤4，作为进一步优选，1/2≤y/x≤3。
[0019]所述润滑油不限，包括矿物基础油、合成基础油以及植物油基础油；
[0020]作为优选，所述合成基础油包括聚α
‑
烯烃；
[0021]作为优选，所述基础油是PAO
‑
10。
[0022]所述甲基丙烯酸长链烷基酯包括甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯等。
[0023]本专利技术还提供一种制备上述添加剂的方法，包括利用甲基丙烯酸长链烷基酯的甲苯溶液与异丙烯基硼酸频哪醇酯混合，发生自由基共聚，得到所述硼基共聚物。
[0024]作为一种实现方式，所述制备方法包括如下步骤：
[0025]以偶氮二异丁腈为引发剂，甲苯作为溶剂，四氢萘作内标，甲基丙烯酸长链烷基酯和/或异丙烯基硼酸频哪醇酯为反应单体，通过自由基聚合，得到所述硼基共聚物。
[0026]本专利技术采用硼基聚合物作为润滑油的添加剂，该聚合物以聚甲基丙烯酸长链烷基酯为亲溶剂基团，以聚异丙烯基硼酸频哪醇酯为硼系疏溶基团，具有如下优点：
[0027](1)通过控制两单体的物质的量之比，以及控制添加剂的质量百分含量，该添加剂在基础油中具有良好的分散性与水解稳定性，同时能够降低润滑油的摩擦系数、磨损体积，以及提高润滑油的极压载荷，从而可以改善基础油的润滑性能。
[0028]实验证实，该添加剂分散于基础油PAO
‑
10时，该基础油在载荷为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、频率为 25Hz时，摩擦系数也小于0.13。
[0029]实验证实，该添加剂分散于基础油PAO
‑
10时，能够提高该基础油的极压载荷，提高幅度高达300％，极压载荷可提高至800N
‑
900N，甚至接近1000N。
[0030](2)该添加剂制备方法简单，只需要一步合成，不含常见“摩擦元素”，如硫、磷等，是绿色环保经济型润滑油添加剂。
[0031](3)该添加剂的表征方法如下：
[0032](a)利用核磁共振氢谱信号证明本专利技术的聚合物中单体已经除干净，且相比于纯聚甲基丙烯酸长链烷基酯高场区积分的增加，表明含硼单体：异丙烯基硼酸频哪醇酯与甲基丙烯酸长链烷基酯成功发生自由基共聚。
[0033](b)利用湿热箱加速水解试验可以确定本专利技术的硼基共聚物的水解稳定性。
[0034](c)利用动态光散射可以确定本专利技术的硼基共聚物在PAO
‑
10基础油中的流体力学
直径。
[0035]结合上述分析测试，可以确定本专利技术硼基共聚物的成分构成。基于这些表征，可得出通过自由基共聚制备该硼基高分子共聚物时共聚物的分子量、共聚物的分子分布、共聚物的尺寸，以及硼酸酯含量对本专利技术的硼基共聚物水解稳定性的影响。
[0036](4)本专利技术人发现在润滑油中加入该添加剂后润滑油的极压载荷与该添加剂中含硼量以及该添加剂在润滑油中的分散性有关，通过二者之间的平衡能够大幅度提高润滑油的极压载荷；当S
x
B
y
中x、y一定时，随着添加剂百分含量增大硼的百分含量升高，有利于极压载荷值的增大，但是随着添加剂百分含量的继续增大，其极压载荷值又会呈现出降低的趋势，其可能原因是随着S1B
y
含量的增加，该高分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.兼具高分散性与水解稳定性、并能降低润滑油摩擦系数与提高极压载荷的添加剂，其特征是：所述添加剂是硼基共聚物，其化学式为SxBy，其中S是油溶性的甲基丙烯酸长链烷基酯，B是异丙烯基硼酸频哪醇酯，或者其他类型的硼酸酯单体，y/x是B与S的物质的量之比，0＜y/x≤5；润滑油中加入所述添加剂后，控制所述添加剂的质量百分含量为0.25
‑
10.0％。2.如权利要求1所述的添加剂，其特征是：1/3≤y/x≤4；作为优选，1/2≤y/x≤3。3.如权利要求1所述的添加剂，其特征是：所述润滑油包括矿物基础油、合成基础油以及植物油基础油；作为优选，所述合成基础油包括聚α
‑
烯烃；作为优选，所述基础油是PAO
‑
10。4.如权利要求1所述的添加剂，其特征是：所述甲基丙烯酸长链烷基酯包括甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯中的一种或者几种。5.如权利要求1所述的添加剂，其特征是：该添加剂分散于基础油PAO
‑
10时，该基础油在载荷为200N、频率为25Hz的摩擦条件下的摩擦系数小于0.13。6.如权利要求1所述的添加剂，其特征是：该添加剂分散于基础油PAO
‑
10时，该基础油在载荷为400N、频率为25Hz的摩擦条件下的摩擦系数小于0.13。7.如权利要求1所述的添加剂，其特征是：该添加剂分散于基础油PAO
‑
10时，基础油的极压载荷提高至800N
‑
900N，提高幅度...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜伟锋，薛华，梁逢春，
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：