CN116606682B - 用于新能源汽车动力电池冷却系统控制器阀门的润滑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于新能源汽车动力电池冷却系统控制器阀门的润滑剂。所述润滑剂包括增稠剂3‑6份，基础油50‑70份，固体润滑剂30‑50份，防锈剂0.5‑2.0份，表面改性剂0.2‑1.0份。本发明润滑剂组合物具有突出的防锈性能、抗氧化性能、抗磨性能、低摩擦系数，还与橡胶密封件有优异的兼容性，能够有效解决新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器异音的产生，明显减少磨损，提高控制器运行效率，防止冷却液泄露，而且使用温度范围为‑40‑200℃，在高低温条下均具有较好的润滑特性，能够为使用部位提供良好的润滑防护性能。
Description
技术领域
本发明涉及润滑剂，特别涉及一种用于新能源汽车动力电池冷却系统控制器阀门的润滑剂。
背景技术
新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器位于动力电池冷却液循环管路，起到自动控制冷却液流量作用。控制器由微型电机、塑料齿轮、金属蜗杆、阀门组成，润滑剂用于塑料齿轮、金属蜗杆和阀门密封件的润滑。汽车行驶过程中，动力电池产生热量，控制器可以自动调节冷却液流量，防止出现电池过热，实现高效热管理。如果控制器运行不良或者失效，将会出现力矩输出偏低、异响、齿轮磨损、冷却液泄露等问题，影响电池性能，严重时将导致电池过热，危及行车安全。
发明内容
研究发现，上述问题主要是由于润滑不良或者失效而导致，原因主要有以下几类：1)润滑剂抗磨性差，导致塑料齿轮或金属蜗杆磨损严重；2)润滑剂摩擦系数高，导致执行器力矩传递效率低或者异响；3)润滑剂高温性能差，与温度较高的冷却液接触时，润滑剂严重蒸发或变稀，润滑部位发干，导致执行器润滑不良，或者阀门密封不严；4)润滑剂与密封橡胶的相容性差，导致密封不良，冷却液泄露；5)润滑剂防锈性能差，导致金属材料生锈，部件失效；6)润滑剂抗氧化性能差，发生氧化分解，导致润滑不良或失效。
至少为解决上述技术问题之一，本发明提供了用于新能源汽车动力电池冷却系统控制器阀门的润滑剂。
具体而言，本发明首先提供一种润滑剂组合物，包含如下重量份组分：
所述增稠剂为线型结构的热塑性丁苯橡胶；
所述基础油为含苯基的聚二甲基硅氧烷的一种或多种的混合物，其中，苯含量不低于30％；所述基础油在25℃的运动粘度为500-2000mm2/s，凝点不高于-45℃；
所述固体润滑剂为质量比为1:(0.3-0.6):(0.1-0.3)的聚四氟乙烯、三聚氰胺氰尿酸、硫化锌的混合物。
针对新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器所需要的特定性能，本发明对各组分的选择及用量进行了进一步优化，得到了如下优选方案。
作为优选，所述热塑性丁苯橡胶的数均分子量为15-20万，例如18万。
作为优选，所述增稠剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为3-6％，具体例如3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％。
作为优选，所述含苯基的聚二甲基硅氧烷在25℃的运动粘度为500-2000mm2/s，凝点不高于-45℃，苯含量不低于30％。
更优选地，所述基础油凝点不高于-45℃，苯含量不低于30％。
作为优选，所述含苯基的聚二甲基硅氧烷在25℃的运动粘度为800-1200mm2/s。
在一些实施例，所述基础油在25℃的运动粘度为500mm2/s、600mm2/s、700mm2/s、800mm2/s、900mm2/s、1000mm2/s、1100mm2/s、1200mm2/s、1300mm2/s、1400mm2/s、1500mm2/s、1600mm2/s、1700mm2/s、1800mm2/s、1900mm2/s、2000mm2/s。
在一些实施例，所述基础油中的苯含量为30-40％，例如30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％。
作为优选，所述基础油在所述润滑剂组合物中的质量百分比为50-70％，具体例如50％、55％、59.5％、60％、65％、70％。
在一些实施例，以所述基础油补足至所述润滑剂组合物的总量为100％。
作为优选，所述固体润滑剂为质量比为1:(0.4-0.6):(0.2-0.3)的聚四氟乙烯、三聚氰胺氰尿酸、硫化锌的混合物。
作为优选，所述聚四氟乙烯的平均粒径为0.05-2.00μm；和/或，所述三聚氰胺氰尿酸的平均粒径为1.00-3.00μm；和/或，所述硫化锌的平均粒径为0.10-0.50μm。所述聚四氟乙烯、三聚氰胺氰尿酸和硫化锌的平均粒径均为市场可得，粒径大于所述范围，将导致润滑剂的非工作锥入度增大、滴点减小、摩擦系数和磨痕增大，不能通过台架测试。
更优选地，所述固体润滑剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为30-50％，例如30％、30.5％、31％、35％、38.5％、40％、42.5％、45％、50％。
作为优选，所述防锈剂为二硝基萘磺酸锌或二壬基萘磺酸钙中的一种或两种的混合物。
更优选地，所述防锈剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为0.5-2.0％，例如0.5-1.0％，具体例如0.5％、0.8％、1.0％、1.5％、1.8％、2.0％。
作为优选，所述表面改性剂为硅烷偶联剂，例如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等中的一种或几种。
更优选地，所述表面改性剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为0.2-1.0％，例如0.2-0.5％，具体例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％。
本领域技术人员可依照常规理解，对上述的优选方案进行组合，得到关于本发明润滑剂组合物的较佳实施例。
本发明经过大量研究发现，当按上述方案将基础油运动粘度控制在500-2000mm2/s，同时以热塑性丁苯橡胶作为增稠剂，并使用聚四氟乙烯、三聚氰胺氰尿酸、硫化锌的复配混合物作为固体润滑剂添加剂，使用二硝基萘磺酸锌或二壬基萘磺酸钙的一种或混合物作为防锈剂时，使用硅烷偶联剂为表面改性剂，制备的润滑剂具有突出的防锈性能、抗氧化性能、抗磨损性能，拥有较低的摩擦系数，与阀门密封橡胶具有良好的相容性，能够有效解决新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器异音的产生，明显减少磨损，提高控制器运行效率，防止冷却液泄露，而且使用温度范围为-40-200℃，在高低温条下均具有较好的润滑特性，能够为使用部位提供良好的润滑防护性能。
在本发明的润滑剂组合物中，含苯基的聚二甲基硅氧烷基础油具有优异的低温流动性、低挥发性、抗氧化性，与同粘度的合成PAO或者聚酯类基础油相比，具有更优异的高温和低温性能，与聚二甲基硅氧烷基础油相比，具有更佳的抗磨性能和抗氧化能力。线型结构的热塑性丁苯橡胶具有优异的稠化能力，作为润滑剂的骨架结构，其能够保持润滑剂的稳定结构，对基础油具有较好的束缚能力，同时能够赋予润滑剂更加优异的粘附性能，起到优异的密封作用。复配后的固体润滑剂能够有效的提升润滑剂的抗磨损性能、降低摩擦系数等性能。硅烷偶联剂与基础油有良好的相容性，对固体润滑剂有良好的分散作用，能够提高润滑剂体系稳定性。
本发明进一步提供所述润滑剂组合物的制备方法，包括：
将基础油和增稠剂在130-150℃混合，待增稠剂熔化之后加入固体润滑剂进行混合，而后降温至80℃以下，加入防锈剂和表面改性剂进行混合，并进行轧油。
在一个优选地实施方案中，所述制备方法如下：
将基础油和增稠剂加入调和应釜，升温至130-150℃，搅拌30-45分钟，增稠剂熔化之后加入固体润滑剂，搅拌60-90分钟，降温至80℃以下，加入防锈剂和表面改性剂，搅拌5-10分钟，而后经三辊机轧油3-4遍。
本发明上述润滑剂组合物尤其适用作新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器的润滑剂。
本发明进一步提供所述润滑剂组合物在新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器中的应用。
基于上述方案，本发明的有益效果至少包括：
本发明通过对产品配方中原材料种类选择及其加入量的配伍试验，最终所提供的润滑剂组合物不仅具有突出的防锈性能、抗氧化性能、抗磨损性能，拥有较低的摩擦系数，与阀门密封橡胶具有良好的相容性，能够有效解决新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器异音的产生，明显减少磨损，提高控制器运行效率，防止冷却液泄露，而且使用温度范围为-40-200℃，在高低温条下均具有较好的润滑特性，能够为使用部位提供良好的润滑防护性能。
本发明新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器润滑剂通过了主机厂家的耐久台架测试，从测试结果来看，完全满足新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器各方面润滑性能要求。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下实例中所使用的增稠剂均为线型结构的热塑性丁苯橡胶，且其数均分子量为18万。
以下实例中所使用的表面改性剂为硅烷偶联剂，均为乙烯基三乙氧基硅烷。
以下实例中所使用的基础油均为含苯基的聚二甲基硅氧烷，其凝点均低于-45℃，苯含量均大于30％。
基础油中所提到的“％”均为“质量百分比含量”。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种润滑剂组合物，其配方如下：增稠剂：60g；基础油：500g(基础油25℃运动粘度：500mm2/s，苯含量36％)；固体润滑剂：聚四氟乙烯260g、三聚氰胺氰尿酸115g、硫化锌50g；防锈剂：二硝基萘磺酸锌10g；表面改性剂：5g。
本实施例进一步提供上述润滑剂组合物的制备方法，具体如下：将基础油和增稠剂加入调和应釜，升温至130℃，搅拌45分钟，增稠剂熔化之后加入固体润滑剂，搅拌90分钟，降温至70℃，加入防锈剂和表面改性剂，搅拌10分钟，而后经三辊机轧油4遍。
实施例2
本实施例提供一种润滑剂组合物，其配方如下：增稠剂：50g；基础油：550g(基础油25℃运动粘度：800mm2/s，苯含量35％)；固体润滑剂：聚四氟乙烯230g、三聚氰胺氰尿酸105g、硫化锌50g；防锈剂：二硝基萘磺酸锌10g；表面改性剂：5g。
本实施例进一步提供上述润滑剂组合物的制备方法，具体如下：将基础油和增稠剂加入调和应釜，升温至130℃，搅拌45分钟，增稠剂熔化之后加入固体润滑剂，搅拌90分钟，降温至70℃，加入防锈剂和表面改性剂，搅拌10分钟，而后经三辊机轧油4遍。
实施例3
本实施例提供一种润滑剂组合物，其配方如下：增稠剂：40g；基础油：595g(基础油25℃运动粘度：1200mm2/s，苯含量33％)；固体润滑剂：聚四氟乙烯210g、三聚氰胺氰尿酸90g、硫化锌50g；防锈剂：二硝基萘磺酸锌10g；表面改性剂：5g。
本实施例进一步提供上述润滑剂组合物的制备方法，具体如下：将基础油和增稠剂加入调和应釜，升温至130℃，搅拌45分钟，增稠剂熔化之后加入固体润滑剂，搅拌90分钟，降温至70℃，加入防锈剂和表面改性剂，搅拌10分钟，而后经三辊机轧油4遍。
实施例4
本实施例提供一种润滑剂组合物，其配方如下：增稠剂：30g；基础油：650g(基础油25℃运动粘度：2000mm2/s，苯含量31％)；固体润滑剂：聚四氟乙烯190g、三聚氰胺氰尿酸85g、硫化锌30g；防锈剂：二硝基萘磺酸锌10g；表面改性剂：5g。
本实施例进一步提供上述润滑剂组合物的制备方法，具体如下：将基础油和增稠剂加入调和应釜，升温至130℃，搅拌45分钟，增稠剂熔化之后加入固体润滑剂，搅拌90分钟，降温至70℃，加入防锈剂和表面改性剂，搅拌10分钟，而后经三辊机轧油4遍。
实施例5
本实施例提供一种润滑剂组合物，其配方如下：增稠剂：40g；基础油：595g(基础油25℃运动粘度：1000mm2/s，苯含量34％)；固体润滑剂：聚四氟乙烯200g、三聚氰胺氰尿酸90g、硫化锌60g；防锈剂：二壬基萘磺酸锌10g；表面改性剂：5g。
本实施例进一步提供上述润滑剂组合物的制备方法，具体如下：将基础油和增稠剂加入调和应釜，升温至140℃，搅拌35分钟，增稠剂熔化之后加入固体润滑剂，搅拌70分钟，降温至70℃，加入防锈剂和表面改性剂，搅拌15分钟，而后经三辊机轧油4遍。
实施例6
本实施例提供一种润滑剂组合物，其配方如下：增稠剂：40g；基础油：595g(基础油25℃运动粘度：1000mm2/s，苯含量34％)；固体润滑剂：聚四氟乙烯185g、三聚氰胺氰尿酸110g、硫化锌55g；防锈剂：二壬基萘磺酸锌5g，二硝基萘磺酸钙5g；表面改性剂：5g。
本实施例进一步提供上述润滑剂组合物的制备方法，具体如下：将基础油和增稠剂加入调和应釜，升温至140℃，搅拌35分钟，增稠剂熔化之后加入固体润滑剂，搅拌70分钟，降温至70℃，加入防锈剂和表面改性剂，搅拌15分钟，而后经三辊机轧油4遍。
以上实施例1-6润滑剂组合物适用作新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器的润滑剂。
对比例1
本对比例提供一种润滑剂组合物，与实施例5的区别仅在于，固体润滑剂的组成不同。具体的，本对比例中固体润滑剂的组成如下：聚四氟乙烯200g、羟基磷灰石90g、碳酸钙60g。
上述润滑剂组合物的制备方法同实施例5。
对比例2
本对比例提供一种润滑剂组合物，与实施例5的区别仅在于，基础油种类不同，本对比例中的基础油为聚α烯烃PAO。
上述润滑剂组合物的制备方法同实施例5。
对比例3
本对比例提供一种市售润滑剂组合物，依据其MSDS可知，其基础油为聚α烯烃(PAO)，其稠化剂为十二羟基硬脂酸锂，其固体添加剂为聚四氟乙烯。
对比例4
本对比例提供一种润滑剂组合物，与实施例5的区别仅在于，固体润滑剂的比例不同。具体的，本对比例中固体润滑剂的组成如下：聚四氟乙烯150g、三聚氰胺氰尿酸100g、硫化锌100g。
对比例5
本对比例提供一种润滑剂组合物，与实施例5的区别仅在于，不含表面改性剂。
试验例
对实施例1-6和对比例1-5中润滑剂组合物的低温性能、抗磨性、摩擦系数、防锈性、高温性能、抗氧化性能、密封材料相容性和耐久台架测试进行评估。
其中，各性能的评定方法如下：
1.低温性能，通过-40℃环境下，润滑剂的低温转矩来判定，测试方法SH/T 0338；
2.抗磨性和摩擦系数，通过25℃条件下的SRV高频线性振动仪来判定，测试方法ASTM D5707；
3.高温性能，通过润滑剂滴点来测定，测试方法GB/T 3498；
4.抗氧化性能，通过200℃、35mpa条件下的氧化诱导期测试，测试方法ASTMD5483；
5.密封材料相容性，通过120℃、7天条件，润滑剂与密封材料的兼容性测试，测试方法GB/T1690；
6.防锈性能，通过静态轴承防锈测试，测试方法GB/T5218；
7.新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器耐久台架测试。
具体测试结果见下表1。
表1
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (12)
1.一种润滑剂组合物，其特征在于，包含如下重量份组分：
所述增稠剂为线型结构的热塑性丁苯橡胶；
所述基础油为含苯基的聚二甲基硅氧烷的一种或多种的混合物，其中，苯含量不低于30％；所述基础油在25℃的运动粘度为500-2000mm2/s，凝点不高于-45℃；
所述固体润滑剂为质量比为1:(0.3-0.6):(0.1-0.3)的聚四氟乙烯、三聚氰胺氰尿酸、硫化锌的混合物；
所述防锈剂为二硝基萘磺酸锌或二壬基萘磺酸钙中的一种或两种的混合物；
所述表面改性剂为硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述热塑性丁苯橡胶的数均分子量为15-20万；和/或，
所述增稠剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为3-6％。
3.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述含苯基的聚二甲基硅氧烷在25℃的运动粘度为800-1200mm2/s。
4.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述基础油中的苯含量为30-40％。
5.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述固体润滑剂为质量比为1:(0.4-0.6):(0.2-0.3)的聚四氟乙烯、三聚氰胺氰尿酸、硫化锌的混合物；和/或，
所述固体润滑剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为30-50％。
6.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述聚四氟乙烯的平均粒径为0.05-2.00μm；和/或，所述三聚氰胺氰尿酸的平均粒径为1.00-3.00μm；和/或，所述硫化锌的平均粒径为0.10-0.50μm。
7.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述防锈剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为0.5-2.0％。
8.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述防锈剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为0.5-1.0％。
9.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述表面改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种；和/或，
所述表面改性剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为0.2-1.0％。
10.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述表面改性剂在所述润滑剂组合物中的质量百分比为0.2-0.5％
11.权利要求1-10任一项所述的润滑剂组合物的制备方法，其特征在于，包括：
将基础油和增稠剂在130-150℃混合，待增稠剂熔化之后加入固体润滑剂进行混合，而后降温至80℃以下，加入防锈剂和表面改性剂进行混合，并进行轧油。
12.权利要求1-10中任一项所述的润滑剂组合物在新能源汽车动力电池冷却系统阀门控制器的应用。
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