[发明专利]聚合物-无机纳米粒子组合物、其制造方法和其作为润滑剂添加剂的用途

说明书

本发明涉及聚合物‑无机纳米粒子组合物及其制备方法。本发明还涉及包含这些聚合物‑无机纳米粒子组合物的添加剂和润滑剂组合物，以及涉及这些聚合物‑无机纳米粒子组合物在油润滑剂配制剂中用于改进摩擦学性能的用途，特别是用于改进在金属部件上的极压性能和摩擦降低率的用途。

技术领域

本发明涉及聚合物-无机纳米粒子组合物及其制备方法。本发明还涉及包含这些聚合物-无机纳米粒子组合物的添加剂和润滑剂组合物，以及涉及这些聚合物-无机纳米粒子组合物在油润滑剂配制剂中用于改进摩擦学性能的用途，特别是用于改进在金属部件上的极压性能和摩擦降低率的用途。

背景技术

本发明涉及润滑领域。润滑剂是降低表面之间的摩擦的组合物。除了允许两个表面之间的运动自由度和降低表面的机械磨损外，润滑剂还可抑制表面的腐蚀和/或可抑制由于热或氧化导致的对表面的损坏。润滑剂组合物的实例包括但不限于发动机油、传动流体、齿轮油、工业润滑油、润滑油脂(grease)和金属加工油。

润滑剂通常含有基础流体和可变量的添加剂。在润滑剂配制剂中的一些添加剂用于降低接触件之间的摩擦和磨损，这对于正在被润滑的器件的能量效率和耐久性是重要的。

近年来，在润滑剂配制剂中使用固体无机纳米粒子方面已经有不断增长的兴趣。这些粒子尤其可用于实现边界润滑和使表面保持分开。研究已经表明添加纳米粒子可大大改进磨损和摩擦性能(Zhou等人，Tribolology Letters 8,213-218(2000)；Qiu等人，J.Tribol.123(3)441-443(2001))。

然而，创建纳米粒子的稳定分散体是有问题的。大多数未经处理的无机纳米粒子，例如WS₂、TiO₂和SiO₂，本质上是亲水的，并且因此在油或非极性环境中形成差的分散体。另外，在粒子之间的差的分散和弱的力将粒子吸引在一起，导致附聚。这些附聚体将导致沉降，其对于所述配制剂是不希望的和无效的。

为了防止这种沉降和增强分散，已经采用数种技术。这些技术包括例如在油掺混物中使用分散剂结构部分。通过将分散剂结构部分添加到油配制剂中，可改进纳米粒子的分散。分散剂或表面活性剂将具有可与粒子的表面相互作用的亲水部分和将有助于油分散的疏水尾部，由此形成胶束。使用分散剂的一个问题是必须存在分散剂与粒子的小心平衡，否则分散体将崩溃。存在于工作机器或部件中的热、能量和剪切力可容易打破这种平衡。所述平衡的破坏将导致粒子的沉降和附聚。另外，分散剂结构部分对于非极性环境的适用性不好。典型地，需要添加极性较大的基础流体，以便所述分散剂可以是相容的。随着向非极性更大的流体(第III组或第IV组油)的倾向增加，许多分散剂在含有这些油的油配制剂中将不会很好地发挥作用。

DE2530002 A1涉及一种改进固体润滑剂(尤其是二硫化钼)的润滑性能的方法。聚合物或官能有机或无机基团在固体上的化学和机械接枝是已知的。因此，根据Angew.Makromol.Chemie 28,31(1973)，聚合物接枝在各种固体填料上，从而以此方式改进了填料的性能。当然，聚合物也已经与固体混合用于多种应用。然而，固体润滑剂，并且尤其是二硫化钼，尚未通过这些方法进行处理。缺点是，粒子在油中的稳定性不充分和分散体在摩擦学条件下的应力稳定性低。所公开的工艺过程处理不健康和气态的或至少非常易挥发的化合物并且在非常复杂的工艺过程中。

US20140231145 A1描述了在具有官能化试剂的润滑剂中的二硫化钼的无机富勒烯状纳米粒子(IF-WS₂)，所述官能化试剂例如胺、硅烷、聚合物或它们的组合，其使用现有技术的分散技术。缺点是分散体表现出差的极压性能，例如4球焊接测试(DIN 51350-第2部分)。