本發(fā)明涉及一種富勒烯潤(rùn)滑油，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油及其制備方法，具體適用于降低摩擦系數(shù)與磨損，且與基礎(chǔ)油顏色保持一致。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)中30 %的能量消耗是在運(yùn)動(dòng)摩擦中消耗。發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油被視為發(fā)動(dòng)機(jī)“血液”，降低潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)有助于提高燃油使用效率，特別是對(duì)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，降低摩擦系數(shù)可直接帶來(lái)節(jié)油，同時(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，繼而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

目前通常用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油是CF－4和CH－4型，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的提高，對(duì)潤(rùn)滑油的要求也越來(lái)越高，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油則有更高的要求，包括低摩擦系數(shù)、穩(wěn)定性、顏色等要求。目前，潤(rùn)滑油改性添加劑主要是金屬顆粒、石墨烯、碳納米管等材料，其中，金屬顆粒密度較大，一般都是大于3.0 g/cm³，其密度與潤(rùn)滑油相差較大，目前應(yīng)用的不多，石墨烯和碳納米管是最近發(fā)展的一種新的添加劑，但是這兩種材料添加到潤(rùn)滑油中會(huì)讓潤(rùn)滑油顏色變深，即使是幾百個(gè)PPM的添加也會(huì)讓潤(rùn)滑油變成深色，導(dǎo)致工作效率的降低。

公開(kāi)號(hào)為CN101475866A，公開(kāi)日為2009年7月8日的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種含有高分散富勒烯(C₆₀)的潤(rùn)滑油的制備方法，其具體步驟是：首先將長(zhǎng)鏈脂肪酸酰鹵化，利用酰鹵基團(tuán)的活性與金屬疊氮化合物反應(yīng)，獲得端基疊氮化的長(zhǎng)鏈脂肪酸衍生物，然后利用疊氮基團(tuán)與C₆₀反應(yīng)，將端基疊氮化長(zhǎng)鏈脂肪酸衍生物以共價(jià)鍵的形式連接到C₆₀表面，制備得到長(zhǎng)鏈脂肪酸修飾的C₆₀，最后將長(zhǎng)鏈脂肪酸修飾的C₆₀按一定配比分別加入到潤(rùn)滑油中，超聲分散。雖然該設(shè)計(jì)能利用長(zhǎng)鏈脂肪酸與潤(rùn)滑油分子相似相溶的性質(zhì)使C₆₀良好分散，充分發(fā)揮C₆₀的自潤(rùn)滑作用，提升潤(rùn)滑性，但其仍舊具有以下缺陷：

該設(shè)計(jì)在將富勒烯加入潤(rùn)滑油前，需要對(duì)富勒烯進(jìn)行很復(fù)雜的前期處理，不僅過(guò)程復(fù)雜，增加了操作難度，而且該前期處理屬于化學(xué)反應(yīng)，對(duì)富勒烯的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，對(duì)富勒烯的性能產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其潤(rùn)滑性能下降，從而降低其潤(rùn)滑效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的制備過(guò)程復(fù)雜、潤(rùn)滑效果較弱的缺陷與問(wèn)題，提供一種制備過(guò)程簡(jiǎn)單、潤(rùn)滑效果較強(qiáng)的節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，包括基礎(chǔ)油與富勒烯，所述基礎(chǔ)油指柴油潤(rùn)滑油，且基礎(chǔ)油、富勒烯相互混合；

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的顏色與基礎(chǔ)油的顏色一致；所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中，富勒烯均勻分散，其含量為0.01－0.2mg/ml，所述富勒烯指C60、C70或C60、C70任意配比的混雜物。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中，富勒烯的含量為0.1mg/ml。

所述基礎(chǔ)油指CF－4或CH－4型柴油潤(rùn)滑油。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)較基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)下降20－30%，磨損降低10－20%。

一種上述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的制備方法，所述制備方法依次包括以下步驟：

先通過(guò)球磨方式將富勒烯均勻分散到基礎(chǔ)油中以得到中間油，中間油中富勒烯的含量為1－10mg/ml，再對(duì)中間油進(jìn)行超聲分散以獲得所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的顏色與基礎(chǔ)油一致，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯均勻分散，富勒烯的含量為0.01－0.2mg/ml。

所述中間油中富勒烯的含量為5mg/ml，所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯的含量為0.1mg/ml。

所述中間油的顏色呈現(xiàn)均勻一致。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油、基礎(chǔ)油的顏色均為淺黃色。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油經(jīng)1h臺(tái)架測(cè)試，其相比基礎(chǔ)油節(jié)油1－3%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明一種節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油及其制備方法中，最終產(chǎn)物節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油由基礎(chǔ)油、富勒烯制成，富勒烯為C60、C70或C60、C70任意配比的混雜物，富勒烯在最終產(chǎn)物中均勻分散，含量為0.01－0.2mg/ml，與基礎(chǔ)油相比，不僅增強(qiáng)了潤(rùn)滑性，其摩擦系數(shù)較基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)下降20－30%，磨損降低10－20%，而且分散穩(wěn)定性較好，更關(guān)鍵的是，其與基礎(chǔ)油的顏色一致，便于提高使用效率，尤其是換機(jī)油的效率。因此，本發(fā)明不僅潤(rùn)滑效果較強(qiáng)、分散穩(wěn)定性較好，而且顏色較佳，利于提高使用效率。

2、本發(fā)明一種節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油及其制備方法中，制備時(shí)，先通過(guò)球磨方式將富勒烯均勻分散到基礎(chǔ)油中，再進(jìn)行超聲分散以獲得最終產(chǎn)物節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的顏色與基礎(chǔ)油一致，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯均勻分散，整個(gè)制備過(guò)程，不僅流程清晰，操作難度較低，而且都屬于物理反應(yīng)，不會(huì)對(duì)富勒烯原本的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生破壞，利于發(fā)揮其潤(rùn)滑功能。因此，本發(fā)明不僅制備過(guò)程簡(jiǎn)單，而且不會(huì)破壞富勒烯結(jié)構(gòu)。

3、本發(fā)明一種節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油及其制備方法中，制備時(shí)采取三個(gè)條件確保最終產(chǎn)物具備良好的分散穩(wěn)定性，分別為富勒烯、球磨分散、超聲分散，其中，富勒烯屬于納米級(jí)材料，其密度與基礎(chǔ)油接近，這是富勒烯在基礎(chǔ)油中能均勻分散且保持穩(wěn)定的先天優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，球磨分散能將富勒烯的團(tuán)聚體分散以獲得單個(gè)富勒烯顆粒，這是富勒烯在基礎(chǔ)油中能均勻分散的前提，超聲分散則是將富勒烯濃度進(jìn)一步降低，從而獲得所需濃度的最終的潤(rùn)滑油，避免靜置時(shí)產(chǎn)生沉淀或分層，這是確保最終產(chǎn)品分散穩(wěn)定的必需手段。因此，本發(fā)明的分散穩(wěn)定性較強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油、基礎(chǔ)油在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試時(shí)的輸出功率和時(shí)間關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，一種節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，包括相互混合的基礎(chǔ)油、富勒烯，所述基礎(chǔ)油指柴油潤(rùn)滑油；

所述富勒烯指C60、C70或C60、C70任意配比的混雜物；

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中，富勒烯均勻分散，其含量為0.01－0.2mg/ml，且節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的顏色與基礎(chǔ)油的顏色一致。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中，富勒烯的含量為0.1mg/ml。

所述基礎(chǔ)油指CF－4或CH－4型柴油潤(rùn)滑油。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)較基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)下降20－30%，磨損降低10－20%。

一種上述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的制備方法，所述制備方法依次包括以下步驟：

先通過(guò)球磨方式將富勒烯均勻分散到基礎(chǔ)油中以得到中間油，中間油中富勒烯的含量為1－10mg/ml，再對(duì)中間油進(jìn)行超聲分散以獲得所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的顏色與基礎(chǔ)油一致，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯均勻分散，富勒烯的含量為0.01－0.2mg/ml。

所述中間油中富勒烯的含量為5mg/ml，所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯的含量為0.1mg/ml。

所述中間油的顏色呈現(xiàn)均勻一致。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油、基礎(chǔ)油的顏色均為淺黃色。

所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油經(jīng)1h臺(tái)架測(cè)試，其相比基礎(chǔ)油節(jié)油1－3%。

本發(fā)明的原理說(shuō)明如下：

本發(fā)明一種節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油及其制備方法中，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油含富勒烯，其屬于納米級(jí)材料，含量為0.01－0.2 mg/ml。節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油不僅具有良好的分散性，同時(shí)，該潤(rùn)滑油顏色與基礎(chǔ)油一致，以其作為發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑可以帶來(lái)明顯的節(jié)油效果，節(jié)油在1－3%，減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件磨損，提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。

一、產(chǎn)品：

本發(fā)明的產(chǎn)品是節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，它是在CF－4或CH－4型柴油潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)上，通過(guò)特定的工藝引入球形的富勒烯納米顆粒（C60、C70 或兩者混雜物），利用球形的富勒烯在金屬材料表面摩擦?xí)r形成滾珠效應(yīng)，降低金屬表面摩擦消耗，同時(shí)，富勒烯與潤(rùn)滑油密度接近，富勒烯改性的基礎(chǔ)油具有很好的分散穩(wěn)定性。

含量為0.01－0.2 mg/ml的優(yōu)點(diǎn)：在實(shí)際操作中，換潤(rùn)滑油是通過(guò)顏色判斷來(lái)考慮，若改變潤(rùn)滑油的顏色，則換機(jī)油就很難判斷，易降低工作效率，甚至?xí)?dǎo)致?lián)Q錯(cuò)油造成事故。因此，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油對(duì)其顏色有特殊要求，而這里的含量除了考慮到均勻分散、降低摩擦系數(shù)的效果之外，還要考慮顏色，低于這個(gè)范圍則節(jié)油效果差，高于這個(gè)范圍則顏色會(huì)加深，影響其使用。

二、制備方法：

先通過(guò)球磨將富勒烯在基礎(chǔ)油中球磨分散，再通過(guò)超聲分散以得到所需濃度的最終產(chǎn)物節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，其使用時(shí)宜分裝成能直接使用的油品。所述節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)較基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)下降20－30%，同時(shí)，磨損降低10－20%，以節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油經(jīng)1h測(cè)試，其相比基礎(chǔ)油節(jié)油1－3%。

球磨分散：富勒烯原本就是球形的納米顆粒，但從市場(chǎng)上買(mǎi)到的富勒烯材料，是富勒烯的團(tuán)聚體，這個(gè)團(tuán)聚體需要對(duì)其球磨分散，以獲得單個(gè)富勒烯顆粒，球磨就是把團(tuán)聚的分散開(kāi)。球磨分散的結(jié)束可通過(guò)顏色判斷決定，也可通過(guò)TEM觀察富勒烯分散情況決定。

超聲分散：超聲分散是將富勒烯濃度進(jìn)一步降低，以獲得所需濃度的最終潤(rùn)滑油，起的是稀釋分散的作用，超聲分散不能將富勒烯的團(tuán)聚體分散開(kāi)以得到單個(gè)的富勒烯顆粒。

實(shí)施例1：

通過(guò)球磨方式將富勒烯（C60、C70或C60、C70任意配比的混雜物）均勻分散到基礎(chǔ)油（CF－4或CH－4型柴油潤(rùn)滑油）中以得到中間油，中間油中富勒烯的含量為10mg/ml，再對(duì)中間油進(jìn)行超聲分散以獲得最終產(chǎn)品節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，該節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的顏色與基礎(chǔ)油一致，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯均勻分散，富勒烯的含量為0.2mg/ml。

將該節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油加入康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)（B170 33）中進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試，測(cè)試條件為額定轉(zhuǎn)速2500r/min，運(yùn)行1小時(shí)，測(cè)試結(jié)果顯示，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油較基礎(chǔ)油節(jié)油3.0 %（圖1）。同時(shí)，采用四球機(jī)對(duì)比測(cè)試基礎(chǔ)油和節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，測(cè)試溫度為72 °C，摩擦相對(duì)轉(zhuǎn)速為1200 r/min，測(cè)試時(shí)間為10 min，測(cè)試結(jié)果顯示，本產(chǎn)品節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油相比基礎(chǔ)油摩擦系數(shù)下降30%，磨損降低20%。

實(shí)施例2：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

中間油中富勒烯的含量為1mg/ml，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯的含量為0.01mg/ml，測(cè)試結(jié)果顯示，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油較基礎(chǔ)油節(jié)油1%，相比基礎(chǔ)油摩擦系數(shù)下降20%，磨損降低10%。

實(shí)施例3：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

中間油中富勒烯的含量為5mg/ml，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯的含量為0.1mg/ml，測(cè)試結(jié)果顯示，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油較基礎(chǔ)油節(jié)油2%，相比基礎(chǔ)油摩擦系數(shù)下降25%，磨損降低15%。

實(shí)施例4：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

中間油中富勒烯的含量為3.3mg/ml，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯的含量為0.08mg/ml，測(cè)試結(jié)果顯示，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油較基礎(chǔ)油節(jié)油1.5%，相比基礎(chǔ)油摩擦系數(shù)下降22%，磨損降低13%。

實(shí)施例5：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

中間油中富勒烯的含量為6.5mg/ml，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯的含量為0.13mg/ml，測(cè)試結(jié)果顯示，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油較基礎(chǔ)油節(jié)油2.3%，相比基礎(chǔ)油摩擦系數(shù)下降26%，磨損降低17%。

實(shí)施例6：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

中間油中富勒烯的含量為8.2mg/ml，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中富勒烯的含量為0.17mg/ml，測(cè)試結(jié)果顯示，節(jié)能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油較基礎(chǔ)油節(jié)油2.7%，相比基礎(chǔ)油摩擦系數(shù)下降26%，磨損降低17%。