一种宽温域润滑油的改性方法及其应用与流程

本发明涉及微电机领域，尤其涉及一种宽温域润滑油的改性方法及其应用。

背景技术：

1、汽车微电机是一种重要的零部件，可以将电能转换成机械能，从而带动汽车内设备、仪器的运转，是重要的动力源。

2、然而现有的微电机在汽车上的使用，由于汽车在不同的纬度服役，受到了不同气候和温度的影响，安全性挑战备受挑战，如非引擎类的汽车服役温域涉及-40～120℃，微电机的应用也要与其匹配。

3、汽车微电机的运作主要涉及两个方面，一是润滑油，现有的中高档汽车的微电机一般采用全氟聚醚为润滑油；二是轴承的设计，包括滚珠轴承和粉末冶金轴承混合设计。其中，粉末冶金轴承和润滑油的关系是：粉末冶金轴承自身的多孔结构产生毛细管效应，润滑油在其中存储和释放，当轴旋转产生热效应和泵吸效应，润滑油从毛细孔内逐步溢出从而改善轴与轴承之间的润滑摩擦。

4、但是，全氟聚醚润滑油是牛顿液体，其剪应力和剪切应变率呈线性关系，因此在微电机启动初时，全氟聚醚润滑油无法实现瞬间溢出，摩擦面会出现短暂的干摩擦，干摩擦会对微电机自身造成冲击。

5、再有，干摩擦的冲击频率与微电机的固有频率接近时，微电机则会产生共振，从而对微电机原设定的精度产生冲击，影响微电机的服役寿命和听觉体验。

6、还有，在低温情况下，全氟聚醚润滑油更难实现快速溢出，滞后性更加严重，干摩擦产生的短暂冲击更加严重，发生共振的几率也更高，也就是行业痛点“低温共振”。

7、更有，研究发现含氟化合物具有高毒性和生物累积性，不易降解，容易通过食物链产富集作用，对人类和动物造成健康危害，欧盟对此类产品逐渐禁止使用。

8、因此，本领域技术人员应该研究更适合汽车微电机使用的产品，杜绝上述缺点的产生。

技术实现思路

1、本发明公开了一种宽温域润滑油的改性方法，经过改性的润滑油在粉末冶金轴承上具有较强的吸附力，从而形成润滑层，当在微电机启动的瞬间改善干摩擦效果，降低共振风险。

2、为解决上述问题，本发明提供的一种宽温域润滑油的改性方法，包括以下步骤：

3、(1)取十八胺和基础油先后加入至反应装置内，加热搅拌至溶解完成；

4、(2)再取二苯基甲烷二异氰酸酯，将其分为4-5份，每隔10-15分钟投入一份至反应装置内，并在每次投放后的5分钟对反应装置进行风冷处理，至最后一次投放完成时持续搅拌60-80分钟；

5、(3)向反应釜添加蒸馏水，保温加热30-40分钟；

6、(4)接着，将反应装置升温至150±5℃，搅拌，恒温30-50分钟，制得改性后的宽温域润滑油。

7、优选地，所述十八胺的纯度≥98％；

8、所述二苯基甲烷二异氰酸酯的纯度≥98％。

9、优选地，所述步骤(1)的反应装置在转速为100±20rpm、温度为105±5℃的条件下，加热搅拌30-40分钟至溶解完成。

10、优选地，所述步骤(2)的反应装置在转速为200±20rpm、温度为105±5℃的条件下进行。

11、优选地，以重量份计算，所述十八胺：所述基础油：所述二苯基甲烷二异氰酸酯：水＝3-3.5：90-100：1.5-1.8：0.02-0.05。

12、优选地，所述基础油为合成酯或聚α烯烃。

13、优选地，所述步骤(3)在搅拌速度为200±20rpm，温度为120℃下进行所述保温加热。

14、优选地，所述反应装置为高温高压反应釜。

15、本发明还提供一种宽温域润滑油的应用，将上述任意一项制成的宽温域润滑油和粉末冶金轴承共同添加至真空泡油设备内，在-80kpa的条件下抽真空，并保持至少60分钟，制得浸油完成的粉末冶金轴承。

16、优选地，所述粉末冶金轴承先采用四氯化碳震动浸泡、除杂，后投放至真空泡油设备。

17、本发明的一种宽温域润滑油的改性方法及其应用，改性后的润滑油未配对的不饱和氢键与粉末冶金轴承及电机旋转表面形成一定的吸附作用，在轴承内呈现出“预润滑层”的效果，也就是附着在表面。在汽车微电机启动的瞬间，附着在表面的小量润滑油先对微电机起到保护作用，接着启动后经毛细孔溢出的润滑油进一步保护微电机，避免“滞后性”的发生，减少干摩擦和共振的风险。特别地，当处于-40℃，甚至低于-40℃的状态下，对微电机的保护效果更佳明显，能将“低温共振”的发生概率从30-50％降低到10％以下，甚至更低。

18、接着，由于粉末冶金轴承为了确保内径的精准度，在产品烧结制作后，需要采用冲头进行精冲，也同时会留下微观划痕，导致粉末冶金轴承和轴之间只能依靠点接触或者线接触，也就是说润滑油必须填充完毛细孔，才能实现充分润湿和保护。本发明的改性润滑油形成的骨架状结构可以在轴承表面的划痕内形成预填充，也就是说本改性润滑油提前“留”在孔隙和划痕内，在微电机的启动初期立马反应，保护轴承和轴，也可以为不在同一位置的改性润滑油提供游走的通道，有效加快反应，也能实现瞬间的保护。经试验，在23℃的室温下，微电机工作电压12v、空载转速10000rpm的情况下，噪音声压能从原来的≤50db，改善到≤45db。

19、还有，改性润滑油的网络结构，也就是网络纤维结构，是以o原子和h原子相互作用形成分子间氢键，而氢键的键能高，使得改性润滑油可以在自身分子链稳定的范围内使用；结合依靠氢键吸附形成的“预润滑层”所展示出的低温改善效果，拓展了润滑油的使用温宽。经实验，当基础油选用季戊四醇四油酸酯时，改性后的润滑油在微电机上的使用温宽可以达到-40-150℃。

20、再有，本改性润滑油以原料的控制，使得成品改性润滑油含有适量由氢键连接形成的骨架结构，骨架内部对基础油产生吸附作用，但通过控制合成的氢键而使得骨架结构只能吸收部分基础油，吸收有基础油的骨架则浸泡于剩余的基础油中，使润滑油在整体上呈现出一种胶体的状态，并且从原有的牛顿液体特性转为非牛顿流体特性，对轴的动态旋动具有明显的粘附效应，改善摩擦面的润滑情况和震动噪音，同时也降低了润滑油因为轴的离心力而甩出流失的速度，提升轴承的寿命。

21、更有，在应用上，本改性润滑油在基础油内部产生了一定密度的骨架结构，而骨架结构也浸泡于剩余的基础油内，流动粘性上处于常见的润滑油与润滑脂之间，仍然具有合适的流动性，因此采用原有粉末冶金轴承的真空浸泡流程及设备便可，无需变更或者添加新的生产设备，有利于降低成本，适合现有的生产商推广使用。

22、最后，本改性润滑油及应用，能广泛用于电负性普通或不强的非含氟类润滑油产品，尤其是基础油采用季戊四醇四油酸酯，在发挥其高温稳定性的同时通过优化润滑工作条件而拓展其使用温宽及润滑使用寿命，进而实现替代即将受到环保法规挑战的全氟聚醚润滑油，是本行业的一大进步。

23、具体实施方式

24、本发明公开了一种宽温域润滑油的改性方法，经改性的润滑油，其具有附着在微电机轴承表面的能力，也具有常规的附着在毛细管内的能力，在微电机启动的瞬间，快速实现润滑效果，避免干摩擦的产生和共振的风险。

25、汽车的使用涉及了广阔的服役区域和温度，其中，业内需要保证非引擎类汽车的微电机服役温度在-40～120℃之间，保证在低温下减少对微电机的影响。

26、滚珠轴承和粉末冶金轴承是微电机常用的两种轴承，滚珠轴承用在力矩输出端，粉末冶金轴承用在非力矩输出端。

27、粉末冶金轴承的结构是多孔，在汽车中使用，润滑油的添加使得多孔结构形成毛细管效应，轴旋转过程产生热效应和泵吸效应，润滑油从毛细管溢出润滑了摩擦效果。

28、本发明提供了宽温域润滑油的改性方法，包括以下步骤：

29、(1)取十八胺和基础油先后加入至反应装置内，加热搅拌至溶解完成；

30、(2)再取二苯基甲烷二异氰酸酯，将其分为4-5份，每隔10-15分钟投入一份至反应装置内，并在每次投放后的5分钟对反应装置进行风冷处理，至最后一次投放完成时持续搅拌60-80分钟；

31、(3)向反应釜添加蒸馏水，保温加热30-40分钟；

32、(4)接着，将反应装置升温至150±5℃，搅拌，恒温30-50分钟，制得改性后的宽温域润滑油。

33、优选地，所述十八胺的纯度≥98％；

34、所述二苯基甲烷二异氰酸酯的纯度≥98％。

35、优选地，所述步骤(1)的反应装置在转速为100±20rpm、温度为105±5℃的条件下，加热搅拌30-40分钟至溶解完成。

36、优选地，所述步骤(2)的反应装置在转速为200±20rpm、温度为105±5℃的条件下进行。

37、优选地，以重量份计算，所述十八胺：所述基础油：所述二苯基甲烷二异氰酸酯：水＝3-3.5：90-100：1.5-1.8：0.02-0.05。

38、优选地，所述基础油为合成酯或聚α烯烃。

39、优选地，所述步骤(3)在搅拌速度为200±20rpm，温度为120℃下进行所述保温加热。

40、优选地，所述反应装置为高温高压反应釜。