纳米金刚石的引擎润滑油的稳定性研究

纳米金刚石的引擎润滑油的稳定性研究

引擎润滑油能减少金属和金属之间的摩擦，除去有害残渣来保持内部部件干净，且在高温条件下也可以保持稳定性，从而有助于改善燃料消耗率。引擎润滑油在安装有内燃机的汽车、船舶、飞机等中发挥润滑作用、冷却作用、防腐蚀作用、清洗作用等功能，从而在内燃机的低燃料消耗率等性能发挥上起到重要的作用。然而就引擎润滑油而言，由于污染物质堆积于油中，且因在油中发生的化学变化，尤其因生成氧化生成物而容易使其性能劣化。

  本文中的引擎润滑油添加剂组合物，将表面改性成疏水性的纳米金刚石的纳米金刚石与特定分散剂一同使用，使其稳定地分散于油中，使摩擦及磨损减少，改善燃料消耗率。

1．实验方法

实施例1：表面改性成疏水性的纳米金刚石的纳米金刚石粒子的制备

1.1 酸处理

  将5g的纳米金刚石(ND)粉末添加于120ml的盐酸、硝酸和过氧化氢的混合比例为3：1：1的酸溶液中后，进行4小时的超声波处理。将上述溶液倒入蒸馏水中，并水洗至滤液中性。过滤后，使生成物在100℃温度下干燥来除去水分，从而取得了在纳米金刚石表面形成有C0OH基的粒子(ND-C00H)。

1.2 以疏水性表面改性

  将2g的上述ND-COOH粉末添加于400ml的SOCl₂溶液中，并在70℃温度下反应24小时之后，利用四氢呋喃(THF) 清洗余量的SOCl₂之后，对生成的粉末进行真空干燥。添加40g的十八烷基胺，并在90℃～100℃温度下，反应4天之后，利用烫热的乙醇清洗余量的十八烷基胺。之后取得的粒子在去除乙醇之后在真空条件下进行保管。取得了表面形成有十八烷基酰胺基的纳米金刚石粒子(ND-ODA) 。

  实施例2、实施例3、比较例1～比较例8：引擎润滑油添加剂组合物的制备。

  根据下列表1的组成成分，制备了实施例2、实施例3、比较例1～比较例8的引擎润滑油添加剂组合物。

  实施例2及实施例3中，利用超声波使在实施例1中进行处理的ND-ODA和油胺分散约30分钟。放入聚链烯基琥珀酰亚胺、油酸及基础油, 并进行3小时的超声波分散。

表1 引擎润滑油添加剂组合物的制备(重量百分比)

ND：以疏水性表面改性之前的纳米金刚石

ND-ODA：在实施例1中取得的表面改性成疏水性的纳米金刚石的纳米金刚石，

即纳米金刚石-十八烷基酰胺(Nanodiamond-Octadecylamide)

OLA：油胺(oleylamine)

SI：聚异丁烯琥珀酰亚胺(polyisobutenyl succinimide)

OA：油酸(oleic acid)

ODA：十八烷基胺(octadecylamine)

2．实验评价

2.1肉眼观察

制备实施例2、实施例3和比较例1～比较例8的样品之后，用肉眼进行测定。观察结果，比较例2、比较例5、比较例6及比较例7的样品中生成沉淀。判断在这些样品中一开始纳米金刚石粒子就未能地进行分散，从而处于凝聚的状态。

2.2分散稳定性试验

 使用分散稳定性测定设备LUMiSizer，通过技术STEP-Technology^®  ，对样品的整体空间范围照射，通过光学传感器CCD检测透光率以获得空间和时间消光图谱 ( Space and Time-Resolved Extinction Profiles) 。

 利用分散设备(例如均质器、均质混合机及超声波)进行液体-液体(emulsion) 或液体-固体(suspension) 过程的分散之后，通过分散稳定性测定设备LUMiSizer进行测试。

                            表2. 

  从表2中可以看出，通过分散稳定性测定设备LUMiSizer，确认经过10分钟之后的沉降速度时，实施例2及实施例3的沉降速度分别低至0.0961%/分钟、0.0741%/分钟。如此低的沉降速度意味着由于分散稳定性高，因此可长时间稳定地保持分散状态，由此得出本文的引擎润滑油添加剂组合物与现有的产品相比，储存稳定性提高了2～3倍以上。

3．结论

  本文研究的引擎润滑油添加剂组合物具有因纳米金刚石稳定地分散于引擎润滑油中而使摩擦及磨损减少，从而改善燃料消耗率的效果。并且引擎润滑油添加剂组合物通过减少摩擦热来防止引擎润滑油变性、氧化等，因而具有提高引擎润滑油的寿命的效果。