抗空间原子氧辐照的润滑剂及其制备方法和用途与流程

本申请涉及空间润滑，尤其涉及一种抗空间原子氧辐照的润滑剂及其制备方法和用途。

背景技术：

1、润滑剂在机械系统中不同的服役工况中均扮演着举足轻重的角色，高效的润滑剂在降低磨损和维持设备稳定运行中起着至关重要的作用。随着现代航空航天及空间技术的不断发展，润滑剂不仅需要在大气环境中对设备起到减摩抗磨的作用，还要在空间环境下对航天器起到润滑与防护的作用。

2、航天器的运行多处于200-700km的高度范围的低地球轨道，在该轨道运行环境中，航天器会受到各种类型的空间侵蚀，包括高真空、极端温度、太阳电磁辐射、带电粒子辐射、中性大气、空间碎片和微流星体、等离子体、微振动、微重力、人工辐射、湿度和其他。这些恶劣的环境因素，特别是空间原子氧(space atomic oxygen，ao)，会严重损害航天器的稳定性和寿命。

3、目前，在太空环境中使用的常见润滑剂包括多烷基环戊烷(mac)、硅烃油、全氟聚醚油、含氟氯苯基的硅油、离子液体及其相应的润滑脂。然而，这些润滑剂难以在恶劣的太空环境中保持稳定的分子结构，尤其是在200-700公里的近地轨道上。在这种环境中，原子氧对航天器构成了最重大的威胁，会导致化学键断裂、分解、氧化和聚合，从而降低空间润滑剂的物理和化学性能，长期服役于空间环境中很容易造成润滑失效，严重危及航天器的运行安全。空间润滑剂寿命的缩短将严重影响空间设备的运行安全。因此，材料和润滑技术必须迎接新的挑战，特别是能够确保航天器长期正常运行的高性能润滑剂。

技术实现思路

1、本申请提供一种抗空间原子氧辐照的润滑剂及其制备方法和用途，用以解决背景技术中提到的上述问题。

2、一方面，本申请提供一种抗空间辐照的润滑剂，该润滑剂包括多烷基环戊烷基础油和改性poss添加剂。

3、以润滑剂总重量为百分之百计，改性poss添加剂的质量浓度为0.5-3％，余量为多烷基环戊烷基础油。

4、改性poss通过烷基硫化物与poss反应所得。

5、可选的，烷基硫化物为十二烷硫醇或十八烷硫醇。

6、另一方面，本申请提供的抗空间辐照的润滑剂的制备方法包括如下步骤：

7、(1)改性poss添加剂合成：将八乙烯基poss与十二烷硫醇或十八烷硫醇添加至甲苯中，并通入氮气鼓泡30-40min，得到第一混合液；向第一混合液中加入偶氮二异丁腈，继续通入氮气鼓泡15-20min，得到第二混合液；将第二混合液加热至80℃，保温反应5h后，进行减压蒸馏，得到待干燥改性poss添加剂，将待干燥改性poss添加剂干燥，得到改性poss添加剂。

8、(2)润滑剂配制：称取改性poss添加剂，并将改性poss添加剂添加至多烷基环戊烷基础油中，得到第三混合液。

9、(3)润滑剂分散：对第三混合液进行搅拌，使改性poss添加剂均匀分散，得到润滑剂。

10、可选的，改性poss添加剂合成步骤中：

11、当采用十二烷硫醇对八乙烯基poss进行改性时，八乙烯基poss与十二烷硫醇、偶氮二异丁腈及甲苯的摩尔比为1：8-8.5：10-15：3.5-4。

12、当采用十八烷硫醇对八乙烯基poss进行改性时，八乙烯基poss与十八烷硫醇、偶氮二异丁腈及甲苯的摩尔比为1：7.8-8.5：7-15：1.8-3。

13、可选的，减压蒸馏的条件为：真空度0.02-0.03mpa，温度60-80℃。

14、可选的，将待干燥改性poss添加剂干燥前通过洗涤剂进行多次洗涤，所用洗涤剂为丙酮。

15、可选的，待干燥改性poss添加剂的干燥为真空干燥，包括：

16、将待干燥改性poss添加剂进行真空干燥，得到改性poss添加剂；

17、真空干燥条件为：真空度0.02-0.05mpa，温度60-80℃。

18、可选的，待干燥改性poss添加剂的干燥为冷冻干燥，包括：

19、向待干燥改性poss添加剂中添加去离子水，并搅拌，得到改性poss添加剂在水中的分散液，将分散液进行冷冻成固体分散液，并将固体分散液进行冷冻干燥。

20、分散液中待干燥改性poss添加剂与去离子水的重量比为1：0.5-3。

21、可选的，冷冻干燥的条件为：真空度0.01-0.016mpa，温度－10-－50℃。

22、再一方面，本申请的抗空间辐照的润滑剂，作为钢-钢摩擦副在大气环境或空间环境下的润滑剂。

23、本申请提供的抗空间原子氧辐照的润滑剂及其制备方法和用途，实现了在大气环境和空间环境下对设备的高效润滑，相比于现有技术，具有如下有益效果：

24、(1)通过采用烷基硫化物与poss反应，得到改性poss添加剂，并将反应所得改性poss添加剂添加至多烷基环戊烷基础油中，得到本申请的润滑剂。同时，将润滑剂作为钢-钢摩擦副在大气环境和空间环境中摩擦时的润滑剂使用。在大气环境下润滑时，改性poss添加剂与多烷基环戊烷基础油不断进入摩擦接触区域，减少摩擦副表面的局部接触压力进而达到减小磨损的目的。在用于空间环境中的机械润滑时，改性poss添加剂能够分散部分空间氧原子辐照对润滑剂结构的破坏，从而使得改性poss添加剂的环结构被破坏，对基础油起到保护作用，同时改性poss添加剂中的硫元素和硅元素能够增强润滑剂在摩擦副之间形成的润滑膜的刚性，有效地保护摩擦副，延缓了设备之间的磨损。

25、(2)通过向润滑剂中添加有2-氮己环酮，在用于大气环境中的钢-钢摩擦副的润滑剂时，2-氮己环酮中的氮原子吸附在金属表面，在摩擦副之间形成致密的润滑膜，同时，与改性poss添加剂和基础油协同作用，随着摩擦的不断进行，改性poss添加剂的纳米粒子不断填充至摩擦副之间的凹凸处，有利于摩擦副表面润滑膜的连续稳定，提高润滑效果。在用于空间环境中的钢-钢摩擦副的润滑剂时，原子氧辐照使得poss上的-si-o-si-键断裂，poss基化合物分解成各种结构碎片，同时2-氮己环酮的环在原子氧的辐照下也断裂，形成碎片，2-氮己环酮的氮原子先吸附在钢金属表面，改性poss添加剂和2-氮己环酮的结构碎片随基础油也填充至摩擦副之间，在摩擦过程中一边摩擦一边填充，形成连续稳定的润滑膜，有利于提高润滑剂的润滑效果。

技术特征：

1.一种抗空间辐照的润滑剂，其特征在于，所述润滑剂包括多烷基环戊烷基础油和改性poss添加剂；

2.根据权利要求1所述的抗空间辐照的润滑剂，其特征在于，所述烷基硫化物为十二烷硫醇或十八烷硫醇。

3.一种如权利要求1或2所述的抗空间辐照的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述润滑剂的制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的抗空间辐照的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述改性poss添加剂合成步骤中：

5.根据权利要求3所述的抗空间辐照的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述减压蒸馏的条件为：真空度0.02-0.03mpa，温度60-80℃。

6.根据权利要求3所述的抗空间辐照的润滑剂的制备方法，其特征在于，将所述待干燥改性poss添加剂干燥前通过洗涤剂进行多次洗涤，所用洗涤剂为丙酮。

7.根据权利要求3所述的抗空间辐照的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述待干燥改性poss添加剂的干燥为真空干燥，包括：

8.根据权利要求3所述的抗空间辐照的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述待干燥改性poss添加剂的干燥为冷冻干燥，包括：

9.根据权利要求7所述的抗空间辐照的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的条件为：真空度0.01-0.016mpa，温度-10－-50℃。

10.一种如权利要求1或2所述的抗空间辐照的润滑剂的应用，其特征在于，所述润滑剂作为钢-钢摩擦副在大气环境或空间环境下的润滑剂。

技术总结本申请提供一种抗空间辐照的润滑剂及其制备方法和用途，该润滑剂包括多烷基环戊烷基础油和改性POSS添加剂。改性POSS经烷基硫化物与POSS反应所得。改性POSS添加剂质量浓度为0.5‑3％。该润滑剂制备方法：改性POSS添加剂合成：将八乙烯基POSS与烷基硫化物添加至甲苯中，通入氮气鼓泡30‑40min，得第一混合液；第一混合液中加入偶氮二异丁腈，继续通入氮气鼓泡15‑20min，得第二混合液；将第二混合液加热至80℃反应，减压蒸馏并干燥，得改性POSS添加剂。润滑剂配制及润滑剂分散。该润滑剂作为钢‑钢摩擦副在大气环境或空间环境下的润滑剂。本申请实现了在大气环境和空间环境下对设备的高效润滑。技术研发人员：周峰,于强亮,王行伟,张朝阳,蔡美荣,于波,刘维民受保护的技术使用者：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室技术研发日：技术公布日：2024/1/15