一种酰胺型有机摩擦改进剂、制备方法及其应用

1.本发明涉及润滑油添加剂技术领域，具体涉及一种酰胺型有机摩擦改进剂、制备方法及其应用。


背景技术：

2.当前，汽车燃料的燃烧转化效率在38％左右，转换为机械动力的能量有33％因摩擦损失掉；为了减少燃料消耗和排放，提高燃油经济性，除了通过提升发动机的燃烧效率这一个有效途径之外，降低润滑油的摩擦系数被认为是提高燃油经济性的一个有效方法。在发动机油的配方中，二烷基二硫代磷酸锌(zddp)不可或缺，已经使用七十余年，但是zddp会造成含有p、s等元素的废气排放，同时会降低汽车尾气催化剂的寿命。随着世界各国排放法规的不断升级发展，满足汽车工业日益严格的节能减排以及提升燃油经济性的要求，发动机润滑油及添加剂正向着低硫磷、低灰分的趋势发展；进而zddp的使用量将逐渐下降，同时要保证发动机油仍具有稳定的润滑性能，因此，低硫磷、无灰分的有机摩擦改进剂(organic friction modifier)得到了广泛的研究和应用。有机摩擦改进剂是一类可以在摩擦表面形成物理或化学吸附膜从而降低摩擦系数，改善润滑性能，并且具有增强成膜能力的一类物质；摩擦改进剂可以改善发动机的混合和边界润滑，降低摩擦损失，从而达到节能目的。
3.因此，开发高效无灰的有机摩擦改进剂逐步减少或替代zddp的使用将具有重要的应用前景。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种酰胺型有机摩擦改进剂、制备方法及其应用，该摩擦改进剂在聚α-烯烃基础油中具有优异的减摩性能，同时，与二烷基二硫代磷酸锌(zddp)共同使用时具有良好的协同效果，可以降低zddp在基础油中的使用量，并获得更低的摩擦系数。
5.本发明制备的一种酰胺型有机摩擦改进剂，制备流程简单，制备成本低，收率高，且具有优异的减摩性能。
6.本发明是通过如下技术方案实现的：
7.一种酰胺型有机摩擦改进剂，所述有机摩擦改进剂的结构如下所示：
[0008][0009]
(1)daamoa
[0010]
一种如上所述的酰胺型有机摩擦改进剂的制备方法，包括：以双丙酮丙烯酰胺和油胺为反应底物，在温度80℃、真空度0.095mpa下反应24小时，得到产物。
[0011]
具体地，该有机摩擦改进剂的制备方法如下：
[0012]
取摩尔比为1:1的双丙酮丙烯酰胺和油胺作为反应底物，在温度80℃、真空度
0.095mpa下反应24h，得到目标产物。
[0013]
本发明还提供了一种如上述酰胺型有机摩擦改进剂的应用，该有机摩擦改进剂用于聚α-烯烃基础油中，以基础油的质量计，在基础油中所述有机摩擦改进剂的用量为0.5wt％～2wt％。例如，以基础油的质量计，在基础油中所述有机摩擦改进剂的用量为0.5wt％、0.6wt％、、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2wt％。
[0014]
进一步地，将所述有机摩擦改进剂和zddp同时添加到基础油中，所述zddp添加量为基础油的0.5wt％～2.0wt％。例如，以基础油的质量计，在基础油中所述zddp添加量为0.5wt％、0.6wt％、、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2wt％。
[0015]
本发明的技术特点及有益效果：
[0016]
本发明所述的一种酰胺型有机摩擦改进剂、制备方法及其应用，该有机摩擦改进剂制备流程简单，制备成本低，收率高，能够溶解在聚α-烯烃基础油中；且该有机摩擦改进剂分子结构中的氮原子和氧原子上具有孤对电子，能够为金属的缺电子轨道提供电子，对金属有很强的吸附作用，进而在金属表面形成有序的分子吸附膜，减少金属摩擦副表面的摩擦，具有良好的减摩性能；与zddp共同使用时具有良好的协同效果，可以降低zddp在基础油中的使用量，并获得更低的摩擦系数。
附图说明
[0017]
图1为本发明实施例1的合成路线图。
[0018]
图2为本发明实施例1制备的摩擦改进剂的红外光谱图。
[0019]
图3为本发明实施例1制备的摩擦改进剂的质谱图。
[0020]
图4为本发明实施例1制备的摩擦改进剂在不同温度下摩擦系数对比图。
[0021]
图5为本发明实施例1制备的摩擦改进剂在不同添加量下摩擦系数对比图。
[0022]
图6为本发明实施例1制备的摩擦改进剂与zddp共同使用时的摩擦系数对比图。
具体实施方式
[0023]
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的阐述和说明。
[0024]
实施例1
[0025]
称取双丙酮丙烯酰胺3.38g(0.02mol)与油胺5.35g(0.02mol)加入25ml单口烧瓶中，在温度80℃、真空度0.095mpa下反应24h，得到目标产物8.29g(收率99.1wt％)，记为daamoa，反应过程如图1所示。
[0026]
红外光谱分析：
[0027]
前述实施例1所获得含目标产物daamoa的红外光谱图如图2所示，产物daamoa的红外光谱图中3500-3400cm-1
的n-h键的特征吸收峰消失，说明油胺中的n-h键发生了反应；产物daamoa红外光谱图中1710cm-1
处的酮c＝o伸缩振动吸收峰消失，同时出现了处于1662cm-1
的c＝n键伸缩振动吸收峰，说明双丙酮丙烯酰胺中的酮-c＝o和油胺分子中的-nh2发生了反应，生成-c＝n键。进而说明油胺与双丙酮丙烯酰胺发生了酮胺缩合反应。
[0028]
质谱分析：
[0029]
产物daamoa的质谱图如图3所示，在质荷比为419.4005处明显出峰，为双丙酮丙烯酰胺与油胺进行酮胺缩合反应，脱去一分子水后的产物。结合红外光谱图和质谱图分析可知，双丙酮丙烯酰胺与油胺发生酮胺缩合反应，生成产物daamoa。
[0030]
摩擦性能测试：
[0031]
试验仪器为te-77长程往复摩擦试验机，上摩擦副为圆柱销，下摩擦副为38mm
×
58mm
×
3.9mm板，材质均为gcr15钢，接触方式为线接触。
[0032]
取实施例1获得的产物daamoa按照1wt％(以基础油的质量计)的添加量搅拌溶解在聚α-烯烃基础油(pao6，exxonmobil)，分别在25℃、80℃、135℃下进行往复摩擦试验，试验条件为：载荷100n，行程10mm，频率10hz，时间3600s。
[0033]
表1实施例1产物在不同温度下进行往复摩擦试验的平均摩擦系数
[0034][0035]
结合表1和图4给出的数据和摩擦系数曲线可以看出，加入实施例1产物daamoa的样品在不同温度下的摩擦系数相比基础油pao6都有所下降，下降幅度为11.3％～27.5％。
[0036]
进一步考察了实施例1产物daamoa添加量(以下质量百分比分别以基础油pao6的质量计)分别为0.5wt％、1wt％、2wt％加入到基础油pao6中的摩擦学性能，试验条件为：载荷100n，行程10mm，频率10hz，温度80℃，时间3600s。
[0037]
表2实施例1产物在不同添加量下进行往复摩擦试验的平均摩擦系数结合表2和图5给出的数据和摩擦系数曲线可以看出，加入不同添加量实施例1产物daamoa的样品的摩擦系数相比基础油pao6都有所下降，下降幅度为21.1％～27.5％。
[0038]
将实施例1产物daamoa与zddp复配进行了摩擦学性能评价。样品分别为(以下质量百分比分别以pao6的质量计)1wt％daamoa、1wt％zddp、0.5wt％daamoa+0.5wt％zddp加入到基础油pao6中得到的油样。试验条件为：载荷100n，行程10mm，频率10hz，温度135℃，时间3600s。
[0039]
表3实施例1产物与zddp单独使用及复配后进行往复摩擦试验的平均摩擦系数
[0040][0041]
结合表3和图6给出的数据和摩擦系数曲线可以看出，实施例1产物daamoa与zddp
复配后的摩擦系数比单独加daamoa和zddp显著降低，降幅在20.5％以上，说明二者具有协同效果。
[0042]
本发明的有益效果：
[0043]
本发明所述的一种酰胺型有机摩擦改进剂、制备方法及其应用，该有机摩擦改进剂制备流程简单，制备成本低，收率高，能够溶解在基础油pao6中；该有机摩擦改进剂分子结构中的氮原子和氧原子上具有孤对电子，能够为金属的缺电子轨道提供电子，对金属有很强的吸附作用，进而在金属表面形成有序的分子吸附膜，减少金属摩擦副表面的摩擦，具有良好的减摩性能；该有机摩擦改进剂与zddp共同使用时具有良好的协同效果，可以降低zddp在基础油中的使用量，并获得更低的摩擦系数。
[0044]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种酰胺型有机摩擦改进剂，其特征在于，所述有机摩擦改进剂具有式(1)的结构式：2.权利要求1所述的酰胺型有机摩擦改进剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：以双丙酮丙烯酰胺和油胺为反应底物，在温度80℃、真空度0.095mpa下反应24小时，得到产物。3.根据权利要求2所述的酰胺型有机摩擦改进剂的制备方法，其特征在于，双丙酮丙烯酰胺与油胺的摩尔比为1:1。4.权利要求1所述的酰胺型有机摩擦改进剂的应用，其特征在于，所述有机摩擦改进剂添加到基础油中，以基础油的质量计，所述有机摩擦改进剂的添加量为基础油的0.5wt％～2.0wt％。5.根据权利要求4所述酰胺型有机摩擦改进剂的应用，其特征在于，所述基础油为聚α-烯烃。6.根据权利要求4所述酰胺型有机摩擦改进剂的应用，其特征在于，将所述有机摩擦改进剂和二烷基二硫代磷酸锌同时添加到基础油中，所述二烷基二硫代磷酸锌添加量为基础油的0.5wt％～2.0wt％。

技术总结
本发明提供了一种酰胺型有机摩擦改进剂、制备方法及其应用，结构式为：所述有机摩擦改进剂是一种酰胺型化合物，以双丙酮丙烯酰胺和油胺为反应底物，在温度80℃、真空度0.095MPa下反应24h，得到产物。该有机摩擦改进剂分子结构中的氮原子和氧原子具有孤对电子，在金属表面能形成有序的分子吸附膜，减少金属摩擦副表面的摩擦，在基础油中具有优异的减摩性能。在基础油中具有优异的减摩性能。在基础油中具有优异的减摩性能。


技术研发人员：李维民 胡萌 马瑞 陈云龙 韩一鸣 刘海超
受保护的技术使用者：中国科学院兰州化学物理研究所
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/14