一种基于MOF材料的润滑添加剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于润滑技术领域，尤其是涉及一种基于MOF材料的润滑添加剂及其制备方法与应用。

背景技术

几乎所有的机械系统都会发生摩擦磨损，造成巨大的能量消耗和机械零件损坏，并造成严重的环境污染。如何控制摩擦和磨损，成为人们关注的焦点。润滑油是最常见的减少摩擦和磨损的手段。润滑油一般由基础油和添加剂组成，通过与材料和摩擦表面相互作用，形成耐磨和低摩擦界面层，从而达到减摩抗磨的目的。

添加剂是润滑材料的重要组成部分，可以有效降低摩擦系数、增强抗磨性能。然而传统的润滑添加剂，如二烷基二硫代磷酸盐(ZDDP)，虽然具有良好的分散稳定性和抗磨性能，但并不符合环保的要求。

因此开发新型绿色的润滑添加剂成为近年来研究的热点。纳米材料作为极具潜力的润滑添加剂，以其独特的物理和化学性质，为改善机械系统的润滑性提供了可行有效的方法。

中国专利CN108148667B公开了一种纳米润滑油添加剂及其制备方法、制品。所述纳米润滑油添加剂，以重量份计，至少包括：基础油75～100份；有机钼1～15份；极压剂1～12份；减磨剂3～10份；润滑剂1～8份；稳定剂1～10份；所述基础油选自：聚α-烯烃。还提供了一种纳米润滑油添加剂的制备方法，至少包括以下步骤：(1)把计量好的基础油倒入反应釜中，升温40～70℃；(2)把上述的原料依次加入到基础油中，充分搅拌；升温至80℃，保温搅拌1～3h；(3)然后升温至100～120℃，把稳定剂加入油中，保温搅拌2小时；(4)最后降温至60℃，用800目的网过滤即可，该专利通过加入有机钼、减磨剂以及稳定剂，使其同时具有较好的抗磨性能以及高温下的抗磨性能。这些配方中各个物质的进行相互作用，一方面可以将磨损的金属屑进行快速的包裹，有效的形成第一类防护膜；另一方面，独特的有机钼、减磨剂以及稳定剂本身就会形成第二类保护膜，第一类防护膜和第二类保护膜进行相互的交织排列，极大的提升了耐磨性以及高温下的耐磨性。然而上述纳米润滑油添加剂成分复杂，成本较高。

发明内容

基于现有技术中存在的纳米润滑油添加剂成分复杂、成本高的问题，本发明提供一种基于MOF材料的润滑添加剂及其制备方法与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种基于MOF材料的润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过溶剂热法制备MOF材料；

(2)将得到的MOF材料分散在水中，加入1-十四基磷酸的乙醇溶液，加热搅拌；

(3)反应结束后，通过离心、洗涤、干燥，得到基于MOF材料的润滑添加剂。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中所述MOF材料为锆基MOF材料，通过以下方法制备得到：

使用氯化锆为锆源，富马酸、天冬氨酸等为有机配体，去离子水或N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，在110-120℃下，反应12-24h，通过离心、洗涤、干燥，得到的白色粉末即为MOF材料。

在本发明的一个实施方式中，在上述制备方法中，所述离心条件为7000-10000r，10min。

在本发明的一个实施方式中，在上述制备方法中，所述干燥条件为50-70℃，18-36h。

在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，所述MOF的水分散液浓度为0.002-0.01g/mL。

在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，所述1-十四基磷酸的乙醇溶液浓度为0.002-0.02g/mL。

在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，所述加热搅拌条件为：60-80℃，500-800r，2-3h。

在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，所述离心条件为7000-10000r，10min。

在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，所述干燥条件为50-70℃，18-36h。

本发明还提供一种润滑油添加剂，由上述制备方法制备得到。

本发明还提供一种润滑油，包括基础油和润滑油添加剂，采用MOF基润滑添加剂作为添加剂。

在本发明的一个实施方式中，质量份数为：基础油为99.95-99.8份，润滑添加剂为0.05-0.2份。

在本发明的一个实施方式中，将MOF基润滑添加剂加入到基础油中，室温下超声处理30-60min，即得润滑油。

由于具有结构可修饰性和出色的化学稳定性，本申请将金属有机框架材料(MOF)作为润滑添加剂，表现出良好的减摩抗磨性能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

本发明制备了一种基于MOF材料的润滑添加剂，通过1-十四基磷酸改性锆基金属有机框架材料，使其作为润滑添加剂，有效提高润滑油性能。

本发明制备工艺简单，合成过程绿色安全，具有良好的环境友好性，在润滑领域有着广阔的应用前景。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将通过实例来进一步说明本发明，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，本技术领域人员应当理解，下面实施例旨在用于解释本发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，应当按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。

实施例1

一种基于MOF材料的润滑添加剂及其制备方法：

将氯化锆和天冬氨酸溶于去离子水中，氯化锆、天冬氨酸和去离子水的质量比为23：28：200，在120℃下搅拌24h，反应结束后，通过离心洗涤，60℃干燥24h，得到Zr-MOF。将Zr-MOF分散在30mL去离子水中，将溶有0.1g1-十四基磷酸的10mL乙醇溶液加入Zr-MOF的水分散液中，在70℃下搅拌2h。将反应后的混合物离心洗涤，60℃干燥18h，得到产物。

将产物以0.05wt％的比例加入液体石蜡中，超声30min，使添加剂分散均匀，得到含0.05wt％添加剂的润滑油样品。

采用四球摩擦磨损试验机进行性能测试，载荷196N，转速1450r/min，时间30min。同时设置等量液体石蜡为对比例1。

实施例2

一种基于MOF材料的润滑添加剂及其制备方法：将氯化锆和天冬氨酸溶于去离子水中，氯化锆、天冬氨酸和去离子水的质量比为23：28：200，在120℃下搅拌24h，反应结束后，通过离心洗涤，60℃干燥24h，得到Zr-MOF。将Zr-MOF分散在20mL去离子水中，将溶有0.1g1-十四基磷酸的20mL乙醇溶液加入Zr-MOF的水分散液中，在70℃下搅拌3h。将反应后的混合物离心洗涤，60℃干燥18h，得到产物。

将产物以0.1wt％的比例加入橄榄油中，超声30min，使添加剂分散均匀，得到含0.1wt％添加剂的润滑油样品。

采用四球摩擦磨损试验机进行性能测试，载荷98N,转速1450r/min，时间30min。同时设置等量橄榄油为对比例2。

实施例3

一种基于MOF材料的润滑添加剂及其制备方法：将氯化锆和天冬氨酸溶于去离子水中，氯化锆、天冬氨酸和去离子水的质量比为23：28：200，在120℃下搅拌24h，反应结束后，通过离心洗涤，60℃干燥24h，得到Zr-MOF。将Zr-MOF分散在20mL去离子水中，将溶有0.1g1-十四基磷酸的10mL乙醇溶液加入Zr-MOF的水分散液中，在70℃下搅拌3h。将反应后的混合物离心洗涤，60℃干燥24h，得到产物。

将产物以0.1wt％的比例加入蓖麻油中，超声30min，使添加剂分散均匀，得到含0.1wt％添加剂的润滑油样品。

采用四球摩擦磨损试验机进行性能测试，载荷196N,转速1450r/min，时间30min。同时设置等量蓖麻油为对比例3。

实施例4

一种基于MOF材料的润滑添加剂及其制备方法：将氯化锆和天冬氨酸溶于去离子水中，氯化锆、天冬氨酸和去离子水的质量比为23：28：200，在120℃下搅拌24h，反应结束后，通过离心洗涤，60℃干燥24h，得到Zr-MOF。将Zr-MOF分散在20mL去离子水中，将溶有0.1g1-十四基磷酸的10mL乙醇溶液加入Zr-MOF的水分散液中，在70℃下搅拌2h。将反应后的混合物离心洗涤，60℃干燥18h，得到产物。

将产物以0.1wt％的比例加入液体石蜡中，超声30min，使添加剂分散均匀，得到含0.1wt％添加剂的润滑油样品。

采用四球摩擦磨损试验机进行性能测试，载荷294N,转速1450r/min，时间30min。同时设置等量液体石蜡为对比例4。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。