[发明专利]一种分散剂及合成方法、润滑剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种分散剂及分散剂的合成方法，添加有该分散剂的润滑剂及润滑剂的制备方法，分散剂由聚醚胺与环氧树脂合成，添加到润滑油中，可直接添加碳材料到润滑油中，通过机械混合即可得到一种润滑剂，能够完整保留原碳材料的高润滑性和高导热性，达到优异的润滑效果，降低摩擦损耗。

技术领域

本发明涉及润滑剂技术领域，特别涉及一种分散剂及合成方法、润滑剂及其制备方法。

背景技术

润滑剂和润滑脂用于设备和制造过程中以减少摩擦和磨损，并且在许多情况下，可以去除废热。虽然一些润滑剂是水基的，但大多数润滑剂是油基的，含有例如矿物油、聚(α-烯烃)油、酯合成油、环氧乙烷/环氧丙烷合成油、聚亚烷基二醇合成油和硅油等。

润滑剂的主要技术要求是它们必须能够：(a)在所在负重、温度和速度下保持工作部件表面分离，从而最大限度地减少摩擦和磨损；(b)作为冷却液，除去摩擦或外部源产生的热量；(c)保持足够稳定，以保证在预测的使用年限内保持不变的性能；(d)保护表面免受操作过程中形成的侵蚀性产品的侵袭；(e)履行清洁和分散功能，以清除操作过程中可能形成的残留物和碎屑。然而，越来越多的机械操作环境需要更强的散热性能，通常需要使用具有高导热率的润滑剂。现有常用润滑油的导热率值在室温下通常在0.05至0.15W/mK的范围内，导热性能不够。

为了满足各种要求，将一种或多种类型的添加剂或性质改性剂添加到润滑剂或油脂组合物中的基础油中。添加石墨或碳纳米管可承受施加在工作流体上的一些负荷，从而有助于减少对工作部件表面的损坏。尽管石墨与碳纳米管的导热率远高于所有基础油和水的导热率，但是目前对含有石墨与碳纳米管的润滑剂依然无法达到良好的导热性能。因为所用的石墨与碳纳米管的粒度通常非常大，约为1至几微米。结果，掺入汽车发动机油中的石墨一般都会沉到润滑剂的底部，不能直接起到润滑效果。

针对上述技术问题，人们开始研究纳米粒子应用到润滑剂中。目前世界上研究了几种类型的纳米颗粒作为潜在的润滑油添加剂，包括硅、钛和锌的金属氧化物；铈、镧和钙等金属氟化物；锌、铜和铅硫化物等。还考虑了纯金属，例如镍，锌和铜，钼化合物和碳纳米管。这些纳米颗粒中通常含有硫、氯和磷。而钛、镍和硅额颗粒尺寸一般在3至10微米之间，但一般在只有在微米以下级别范围(小于3微米)才能表现出润滑性能。

在过去二十年中，填料或添加剂领域的一个主要发展是碳纳米管(CNT)，其具有广泛的纳米技术应用。已经进行了若干尝试将CNT用作润滑剂、润滑脂和传热流体中的填料。观察到CNT在低负荷和低速条件下改善这些流体的粘度，导热性和抗磨性能。有关碳纳米管在润滑油中使用的代表性报告包括：

1.D.Moy等人，“含有碳纳米管的润滑剂”，美国专利No.4,522,517。美国专利号 6，828，282(2004年12月7日)。

2.H.Hong等人，“具有增强导热性的含碳纳米颗粒的亲水性纳米流体”，美国公开号2008/0302998(2008年12月11日)。

由于CNT倾向于彼此聚集或物理缠结以及CNT表面的化学惰性，因此 CNT在流体中的均匀分散和含有高CNT浓度的流体的处理是非常困难的。

石墨烯(NGP)是由一层或多层石墨烯平面组成的薄片或带，其厚度可小至0.34nm(一个碳原子厚)。单层石墨烯由碳原子组成，通过强的面内共价键形成二维六方晶格。在多层NGP中，几个石墨烯平面通过范德瓦尔斯力在厚度方向上弱结合在一起。从概念上讲，NGP可以被视为碳纳米管(CNT)的扁平片，具有对应于单壁CNT的单层石墨烯和对应于多壁CNT的多层石墨烯。然而，这种几何形状的差异也使得NGP和CNT之间的电子结构和相关的物理和化学性质非常不同。