專利名稱：一種偶聯(lián)改性納米氧化釔的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偶聯(lián)接枝改性納米氧化釔的制備方法及其作為極壓、抗磨、減摩添加劑的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
潤滑油是機(jī)械正常運(yùn)行和維護(hù)的重要組成部分。據(jù)測算，全世界生產(chǎn)能源的1/3 到1/2由于摩擦磨損作用而被損失。所以提高潤滑油的抗磨減摩性能具有重要意義。為了提高潤滑油的性能，在潤滑油中添加各種不同功能的潤滑油添加劑，則是必不可少的。潤滑油添加劑的使用，不僅滿足了各種新型機(jī)械和發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，而且延長了潤滑油的使用壽命，提高了潤滑油的品質(zhì)，對減少機(jī)械磨損、延長機(jī)械壽命、燃料油的節(jié)約及潤滑油本身的消耗、操作和維護(hù)等方面都帶來了極大的好處。目前國內(nèi)外應(yīng)用的絕大多數(shù)潤滑油添加劑為有機(jī)添加劑，有機(jī)添加劑對環(huán)境有一定的污染，在某些方面的潤滑性能不能滿足機(jī)械潤滑的需要，而對無機(jī)潤滑油添加劑的研究相對較少。隨著研究的深入，很多無機(jī)潤滑油添加劑表現(xiàn)出優(yōu)異的潤滑性能，但無機(jī)添加劑很難在潤滑油中穩(wěn)定的分散，使得其的應(yīng)用受到一定的限制。納米級潤滑添加劑是最近20年隨著納米技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。由于納米級潤滑添加劑具有比表面積大、擴(kuò)散性好、易燒結(jié)、熔點(diǎn)低等特性，因此納米潤滑油添加劑將不同于傳統(tǒng)的潤滑油添加劑的作用方式起到減摩作用，納米潤滑油添加劑不僅可以在摩擦表面形成一層薄膜，降低摩擦系數(shù)，而且對摩擦表面能進(jìn)行一定程度的填補(bǔ)與自修復(fù)作用， 納米潤滑油添加劑因其粒徑小，表面活性高，使得其更容易進(jìn)入摩擦表面，使得摩擦表面分離，提高抗磨減摩效果。納米材料作為潤滑油添加劑的研究已有不少報(bào)道。如CeF3(Wear，1999,230 :35)； 油酸改性的納米 PbS (Materials Chemistry and Physics，2006，98 183)；表面活性劑改性的納米二氧化鈰(潤滑與密封，2007，32 (11) 91)；納米銅％ (摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27 (3) 235)；鹵化稀土 (Tribology International. 2001，；34 :83 ；潤滑與密封，2006，(12) :37，)、 氧化稀土(Journal of Shanghai Maritime University. 2007, 27 (1) :68 ；Journal of Rare Earths. 2006,26(2) :163)、硼酸稀土(摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，2000，20 (3) :220)等。然而克服納米微粒極易團(tuán)聚和非油溶性的缺點(diǎn)限制了其性能的穩(wěn)定發(fā)揮，因此開發(fā)無機(jī)-有機(jī)納米復(fù)合的稀土基添加劑就具有重要的意義。先經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)，再經(jīng)丙烯酸甲酯接枝改性得到的納米氧化釔(氧化釔)，兼具納米材料有機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，可以有效改善在潤滑油的穩(wěn)定性，將其作為極壓、抗磨、減摩添加劑在理論及應(yīng)用方面均有良好的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種先經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)，再經(jīng)丙烯酸甲酯接枝改性納米氧化釔的制備方法，并用于潤滑油的極壓、抗磨、減摩添加劑。
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本發(fā)明提供的一種偶聯(lián)改性納米氧化釔的制備方法，其步驟如下(1)稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中，繼續(xù)在超聲波分散下加入冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑，在60 90°C下，攪拌反應(yīng)2 6h，而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔；(2)取上述硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中，將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中；在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。上述步驟(1)中所用冰醋酸的用量按每克氧化釔加入的冰醋酸體積量計(jì)為 0.05 0.5mL/g，氧化釔與所用硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量比為10 2 6 ；所用的硅烷偶聯(lián)劑為乙
烯基三甲基硅烷，或者Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，或者甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，或者3-氨基丙基三乙氧基硅烷。上述步驟O)中丙烯酸甲酯接枝硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔的反應(yīng)時(shí)間為1 5h， 氧化釔與所用單體質(zhì)量比為1 4 20，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為0.4% 2.0%。上述制備方法制備是偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔作為極壓、抗磨、減摩添加劑直接經(jīng)超聲分散于液體石蠟基礎(chǔ)油，或者成品潤滑油中，其添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01% 1%。本發(fā)明的有益效果是采用硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)，再經(jīng)丙烯酸甲酯接枝改性在納米氧化釔表面包覆一層有機(jī)聚合物，得到油溶性的稀土納米復(fù)合材料克服了常規(guī)納米粒子極易團(tuán)聚和非油溶性的缺點(diǎn)，使之可以較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定分散在基礎(chǔ)油和潤滑中，并且表現(xiàn)出了良好的極壓、抗磨、減摩效果。


圖1是偶聯(lián)接枝改性前㈧后⑶的納米氧化釔的XRD圖譜。圖2-圖3是液體石蠟潤滑下鋼球磨斑形貌SEM圖。圖4-圖5是偶聯(lián)接枝改性納米氧化釔的液體石蠟潤滑下鋼球磨斑形貌SEM圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中。繼續(xù)在超聲波分散下加入0mL/g(Y203) (該單位表示每克氧化釔需要加入的冰醋酸體積量，以下同)用量的冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲基硅烷，氧化釔與硅烷偶聯(lián)劑所用質(zhì)量的比值為10 2，60°C下攪拌反應(yīng)池， 而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔。再取經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中。將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中，氧化釔與單體所用質(zhì)量比為1 4，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為0. 4%。在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng) lh，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。實(shí)施例2 稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中。繼續(xù)在超聲波分散下加入0.5mL/g (Y2O3)用量的冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲基硅烷，氧化釔與硅烷偶聯(lián)劑所用質(zhì)量的比值10 2，90°C下攪拌反應(yīng)他，而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔。再取經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中。將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中，氧化釔與單體所用質(zhì)量比為1 20，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為2%。在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)5h，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。實(shí)施例3 稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中。繼續(xù)在超聲波分散下加入0.2mL/ g (Y2O3)用量的冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲基硅烷，氧化釔與硅烷偶聯(lián)劑所用質(zhì)量的比值10 4，70°C下攪拌反應(yīng)4h，而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔。再取經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中。將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中，氧化釔與單體所用質(zhì)量比為1 12，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為1.3%。在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C， 緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)池，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。實(shí)施例4稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中。繼續(xù)在超聲波分散下加入0.2mL/ g(Y2O3)用量的冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，氧化釔與硅烷偶聯(lián)劑所用質(zhì)量的比值10 4，70°C下攪拌反應(yīng)4h，而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔。再取經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中。將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中，氧化釔與單體所用質(zhì)量比為1 12，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為1.3%。在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)3h，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。實(shí)施例5 稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中。繼續(xù)在超聲波分散下加入0.4mL/ g(Y2O3)用量的冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，氧化釔與硅烷偶聯(lián)劑所用質(zhì)量的比值10 5，70°C下攪拌反應(yīng)4h，而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔。再取經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中。將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中，氧化釔與單體所用質(zhì)量比為1 14，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為1.7%。在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)4h，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。實(shí)施例6 稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中。繼續(xù)在超聲波分散下加入0.4mL/ g(Y2O3)用量的冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑3-氨基丙基三乙氧基硅烷，氧化釔與硅烷偶聯(lián)劑所用質(zhì)量的比值10 5，70°C下攪拌反應(yīng)4h，而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔。再取經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中。將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中，氧化釔與單體所用質(zhì)量比為1 14，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為1.3%。在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)4h，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。實(shí)施例7 改性后的納米氧化釔經(jīng)過超聲分散后分布于液體石蠟基礎(chǔ)油，或者成品潤滑油中，添加改性的納米氧化釔的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為液體石蠟基礎(chǔ)油或者成品潤滑油質(zhì)量的0.01% 1%，根據(jù)國標(biāo)GB/T 3142-198進(jìn)行四球?qū)嶒?yàn)性能測試，結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.一種偶聯(lián)改性納米氧化釔的制備方法，其特征在于步驟如下(1)稱取納米氧化釔，超聲分散到甲苯溶劑中，繼續(xù)在超聲波分散下加入冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑，在60 90°C下，攪拌反應(yīng)2 6h，而后離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔；(2)取上述硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，超聲分散到甲苯中，將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯分別溶解在甲苯中；在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5°C，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)，然后再離心分離，使用索氏提取器提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，經(jīng)真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于上述步驟(1)中所用冰醋酸的用量按每克氧化釔加入的冰醋酸體積量計(jì)為0. 05 0. 5mL/g，氧化釔與所用硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量比為10 2 6;所用的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲基硅烷，或者γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，或者甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，或者3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于上述步驟O)中丙烯酸甲酯接枝硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔的反應(yīng)時(shí)間為1 證，氧化釔與所用單體質(zhì)量比為1 4 20，引發(fā)劑用量相對于單體的質(zhì)量為0. 4% 2. 0%。
4.權(quán)利要求1制備的偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔作為極壓、抗磨、減摩添加劑直接經(jīng)超聲分散于液體石蠟基礎(chǔ)油，或者成品潤滑油中，其添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01 % 1 %。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偶聯(lián)改性納米氧化釔的制備方法及其應(yīng)用，其制備方法的步驟如下稱取納米氧化釔加入到甲苯中，超聲分散；加入冰醋酸和硅烷偶聯(lián)劑，攪拌反應(yīng)，而后離心分離，提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，真空干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔；再取硅烷偶聯(lián)劑改性的氧化釔，加入甲苯，超聲分散；將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸甲酯，在氮?dú)鈿夥障录訜岬?5℃，緩慢加入引發(fā)劑與單體反應(yīng)，然后再離心分離，提取均聚物及未反應(yīng)完的單體，真空干燥后得到偶聯(lián)接枝改性的納米氧化釔；改性后的納米氧化釔作為極壓、抗磨、減摩添加劑直接經(jīng)超聲分散于液體石蠟基礎(chǔ)油，或者成品潤滑油中；表現(xiàn)出了良好的極壓、抗磨、減摩效果。
文檔編號C10M155/02GK102504146SQ201110370629
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者余堅(jiān), 余林, 刁貴強(qiáng), 孫明, 張 林, 成曉玲, 郝志峰 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)