納米金剛石的引擎潤滑油的穩定性研究

引擎潤滑油能減少金屬和金屬之間的摩擦，除去有害殘渣來保持內部部件干凈，且在高溫條件下也可以保持穩定性，從而有助于改善燃料消耗率。引擎潤滑油在安裝有內燃機的汽車、船舶、飛機等中發揮潤滑作用、冷卻作用、防腐蝕作用、清洗作用等功能，從而在內燃機的低燃料消耗率等性能發揮上起到重要的作用。然而就引擎潤滑油而言，由于污染物質堆積于油中，且因在油中發生的化學變化，尤其因生成氧化生成物而容易使其性能劣化。

  本文中的引擎潤滑油添加劑組合物，將表面改性成疏水性的納米金剛石的納米金剛石與特定分散劑一同使用，使其穩定地分散于油中，使摩擦及磨損減少，改善燃料消耗率。

1．實驗方法

實施例1：表面改性成疏水性的納米金剛石的納米金剛石粒子的制備

1.1 酸處理

  將5g的納米金剛石(ND)粉末添加于120ml的鹽酸、硝酸和過氧化氫的混合比例為3：1：1的酸溶液中后，進行4小時的超聲波處理。將上述溶液倒入蒸餾水中，并水洗至濾液中性。過濾后，使生成物在100℃溫度下干燥來除去水分，從而取得了在納米金剛石表面形成有C0OH基的粒子(ND-C00H)。

1.2 以疏水性表面改性

  將2g的上述ND-COOH粉末添加于400ml的SOCl₂溶液中，并在70℃溫度下反應24小時之后，利用四氫呋喃(THF) 清洗余量的SOCl₂之后，對生成的粉末進行真空干燥。添加40g的十八烷基胺，并在90℃～100℃溫度下，反應4天之后，利用燙熱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條件下進行保管。取得了表面形成有十八烷基酰胺基的納米金剛石粒子(ND-ODA) 。

  實施例2、實施例3、比較例1～比較例8：引擎潤滑油添加劑組合物的制備。

  根據下列表1的組成成分，制備了實施例2、實施例3、比較例1～比較例8的引擎潤滑油添加劑組合物。

  實施例2及實施例3中，利用超聲波使在實施例1中進行處理的ND-ODA和油胺分散約30分鐘。放入聚鏈烯基琥珀酰亞胺、油酸及基礎油, 并進行3小時的超聲波分散。

表1 引擎潤滑油添加劑組合物的制備(重量百分比)

ND：以疏水性表面改性之前的納米金剛石

ND-ODA：在實施例1中取得的表面改性成疏水性的納米金剛石的納米金剛石，

即納米金剛石-十八烷基酰胺(Nanodiamond-Octadecylamide)

OLA：油胺(oleylamine)

SI：聚異丁烯琥珀酰亞胺(polyisobutenyl succinimide)

OA：油酸(oleic acid)

ODA：十八烷基胺(octadecylamine)

2．實驗評價

2.1肉眼觀察

制備實施例2、實施例3和比較例1～比較例8的樣品之后，用肉眼進行測定。觀察結果，比較例2、比較例5、比較例6及比較例7的樣品中生成沉淀。判斷在這些樣品中一開始納米金剛石粒子就未能地進行分散，從而處于凝聚的狀態。

2.2分散穩定性試驗

 使用分散穩定性測定設備LUMiSizer，通過技術STEP-Technology^®  ，對樣品的整體空間范圍照射，通過光學傳感器CCD檢測透光率以獲得空間和時間消光圖譜 ( Space and Time-Resolved Extinction Profiles) 。

 利用分散設備(例如均質器、均質混合機及超聲波)進行液體-液體(emulsion) 或液體-固體(suspension) 過程的分散之后，通過分散穩定性測定設備LUMiSizer進行測試。

                            表2. 

  從表2中可以看出，通過分散穩定性測定設備LUMiSizer，確認經過10分鐘之后的沉降速度時，實施例2及實施例3的沉降速度分別低至0.0961%/分鐘、0.0741%/分鐘。如此低的沉降速度意味著由于分散穩定性高，因此可長時間穩定地保持分散狀態，由此得出本文的引擎潤滑油添加劑組合物與現有的產品相比，儲存穩定性提高了2～3倍以上。

3．結論

  本文研究的引擎潤滑油添加劑組合物具有因納米金剛石穩定地分散于引擎潤滑油中而使摩擦及磨損減少，從而改善燃料消耗率的效果。并且引擎潤滑油添加劑組合物通過減少摩擦熱來防止引擎潤滑油變性、氧化等，因而具有提高引擎潤滑油的壽命的效果。