專利名稱：納米鎂化合物油溶性材料及其制法的制作方法
技術領域：
本發明涉及到納米新材料技術領域。
納米材料領域是在二十世紀八十年代開始開發的新材料領域。由于納米材料獨特的超微細結構，使其獨具特性，可廣泛用于航空航天、電子電器、交通能源、汽車、機械、通訊、化工、建材、醫藥等工業部門及軍事領域。我國在納米新材料領域的研發是從二十世紀九十年代開始的，目前已取得一些成績，在一些著名研究院、所及高校，相繼成立了研發中心和專業生產廠，使納米材料在上述領域有了某些初步應用。但總的研發水平不如歐美發達國家。然而，作為液態納米鎂化合物油溶性材料，仍是空白。據有關資料分析，國內外研究的納米級產品，都是固體粉末狀的物質。而這些固體物質在應用中都存在添加和分散上的困難，因此限制了固體納米物質的應用。
本發明的目的就是要提供一種使用面廣、效率高、性能好的納米級鎂化合物油溶性材料及其制備方法。它成功地解決了納米物質應用中添加和分散的兩大關鍵技術。經反復研究和應用試驗，證明本發明是一種納米級液體狀油溶性多功能添加劑材料，能廣泛用于重(渣)油、汽柴煤油、潤滑油以及高分子材料中，以改正燃油結構、改變潤滑油潤滑特性和高分子材料的性能，進而實現發動機、汽車、燃機、船舶、鍋爐等動力設備的防腐與節能，以及交通運輸設備的高效、節能與環保，從根本上提高經濟效益和社會效益。
本發明重要技術特征之一就是成功地解決了納米添加與分散這兩個關鍵性技術難題，在理論上提出了非極性介質中表面活性劑親憎平衡和臨界膠束濃度的觀點，并建立了超常規含量的表面活性劑體系模型。在工藝上采用液相化學合成法合成納米鎂化合物油溶性材料。以下就本發明產品的技術特點作詳細闡述。
該納米油溶性材料作為生產納米潤滑油的高效組分，能改變潤滑油的潤滑性能，在摩擦副表面將滑動摩擦變滾動摩擦，大大減少了摩擦副的摩擦阻力，從根本上保護相互摩擦的系統，而且因其堿度高、積炭少、中和力強、防銹、無毒，能中和油中某些組分因氧化而生成的含氧酸，阻止油被進一步氧化。同時，對油中生成的膠質和積炭有很強的吸附能力，能將粘附在活塞上的漆膜與積炭洗滌下來而分散在油中，以防止它們凝聚成大顆粒沉降為油污而堵塞噴嘴或氣缸。所以是制造納米潤滑油的基礎原料。
該納米油溶性材料作為汽、柴、煤油等輕質燃油的多效清凈劑，具有抗靜電、抗磨、防銹、助燃、清凈等作用，可防止發動機噴嘴堵塞、氣缸積炭結焦，提高汽、柴、煤油的燃燒效率，降低一氧化碳、硫、氮氧化物的排放，減少對大氣的污染。
該納米油溶性材料作為高分子材料的改性劑，具有致密性好、滲透率高等特點，添加于高分子材料中，可大大改善和提高塑料的性能，如抗磨、抗沖擊、抗疲勞、耐熱、耐老化以及韌性、絕緣性等。如在透明塑料PC、PMMA、PS等高分子材料中應用效果會更加明顯。
該納米油溶性材料作為燃機電廠、船舶、鍋爐等動力工業中的燃油添加劑。可以避免重、渣油在燃燒時因含有釩、鉛、鎳等重金屬元素形成低熔點化合物對燃油設備產生“高溫腐蝕”。添加的目的是通過化學方法來改變這些重金屬元素氧化物的組成結構，即燃燒后灰分的化學成分，從而提高灰分熔點，以抑制這些元素對燃油設備的腐蝕。如在燃氣輪機燃用重油中添加納米油溶性鎂鹽，就可以利用鎂與上述重金屬元素在高溫燃燒時生成熔點高于燃氣輪機透平初溫(1100℃以上)的灰分，從而避免燃氣輪機熱通道部件高溫腐蝕的發生。
本發明納米鎂化合物油溶性材料是以氧化鎂(或氫氧化物、鎂鹽等)為原料，與礦物油、溶劑油等介質和陰、陽離子型(或非離子型)表面活性劑按一定比例混合后在一定的工藝條件下反應而成。其具體實施技術方案詳細如下(1)將介質(礦物油、溶劑油)、鎂氧化物(或氫氧化物、鎂鹽)加入反應釜內，開動攪拌，充分混合均勻后，再經膠體磨磨細，磨完后，待用。
(2)將穩定劑(離子型或非離子型表面活性劑等)加入反應釜內，開動攪拌，并逐漸升溫，同時緩慢添加上述(1)所制混合物料。加料完畢后，繼續升溫至350℃～400℃，使系統進行反應4～6小時，經取樣分析合格后，停止反應并降溫至室溫，再加入適量助劑調配。最后經粗濾、精濾后即得成品。
本發明納米級鎂化合物油溶性材料作重(渣)油的釩腐蝕抑制添加劑時，其添加量可按Mg∶V＝3～3.5∶1(重量比)的比例添加。
本發明納米鎂化合物油溶性材料的技術特點顆粒平均粒徑達到了納米級水平，如MgO顆粒小于20nm，且顆粒尺寸、形貌分布控制性好，分散性強，無毒，不易析出沉淀物。
本發明通過如下實施例作進一步說明1.將氧化鎂(氫氧化鎂或鎂鹽)粉末料60g加入到有機溶劑中進行攪拌，并加入少量分散劑。攪拌均勻后再送至膠體磨進行精磨，將物料磨好后待用。
2.在三口燒瓶中，加入礦物油150g，石油酸25g，烷基磺酸22g，開動攪拌，并逐漸升溫至200℃，然后開始滴加上述1所制得的氧化鎂(氫氧化鎂或鎂鹽)漿料。滴加完畢后，繼續升溫至350℃～450℃，反應5小時。然后冷卻、降溫，并取樣分析。
3.經分析，各組份含量合格后，再加入助劑、有機溶劑進行調配，最后進行粗濾、精濾而得產品。
權利要求
1.該納米鎂化合物油溶性材料，其特征在于所用固體原料為鎂的氧化物、氫氧化物或鎂鹽類物質；
2.該納米鎂化合物油溶性材料，其特征在于所用介質為石蠟基或環烷基礦物基礎油、溶劑油、有機溶劑等；
3.該納米鎂化合物油溶性材料，其特征在于所用穩定劑為陰、陽離子型表面活性劑(如烷基磺酸鹽、烷基苯酸鹽、環烷酸鹽和富馬酸鹽等)，或非離子型表面活性劑(如環氧乙烷和環氧丙烷類多種型式的聚合物等)；
4.該納米鎂化合物油溶性材料制備方法是將權利要求1、2、3所述物料分別按一定重量比(如10-50∶20-80∶15-60)加入到反應系統，并在一定溫度(如120℃-450℃)、常壓或加壓下，反應一定時間(如3-10小時)后，再冷卻、降溫，然后經后處理、調配、過濾而制得；
5.該納米鎂化合物油溶性材料主要用途是①制納米潤滑油、②作燃料油添加劑、③制高溫防腐劑和灰分改性劑、④作高分子改性劑。
全文摘要
本發明公開了一種液態納米級油溶性鎂化合物材料及其制備方法。該產品是一種納米級功能材料，將其加入礦物基礎油中可制納米潤滑油，加入汽、柴、煤油中可作高效清凈劑，加入高分子材料中可作改性劑，加入重質燃油中可作高溫腐蝕抑制劑和灰分改性劑。該產品特點是分散性與相溶性好、透明度高、穩定、抗沉析、燃燒后灰分熔點高，同時具有潤滑、環保功能及比表面大、堿值高等；產品顆粒平均粒度達到了納米級。可廣泛用于汽車、機械、燃機電廠、船舶、鍋爐、石油、能源、塑料、橡膠等工業部門。其生產工藝簡單、原料易得。
文檔編號C10M125/10GK1412282SQ01135930
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月19日 優先權日2001年10月19日
發明者林鴻亮 申請人:深圳市星原燃氣輪機維修開發有限公司