一种润滑油添加剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种润滑油添加剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.制冷设备的核心是压缩机，压缩机的类型主要有旋转式压缩机、离心式压缩机、开放式压缩机、封闭式压缩机和往复式压缩机。其中，往复式压缩机具有活塞，活塞在气缸中运动。
3.传统的往复压缩机，在运转过程中通过泵油机构把冷冻机油输送到摩擦副的对摩面之间，在对摩面之间形成油膜，进而对其进行润滑以减少摩擦损失。实际工况下，尤其是当对摩面的表面粗糙度较差时，冷冻机油不足以对对摩面产生足够的润滑，此时摩擦损失和磨损比较严重。在全球碳达峰和碳中和的大背景下，家电产品的耗电量和能效要求越来越高。往复式压缩机作为制冷设备最大的能耗部件，急需通过技术升级来降低往复式压缩机中运动部件在运转过程中的摩擦损失，以提高能效。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种润滑油添加剂，该润滑油添加剂含有石墨烯纳米片和分散剂，石墨烯纳米片分散于分散剂中，被分散剂中的长链基团接枝修饰，能够通过位阻效应来阻碍石墨烯纳米片的团聚和沉降，从而持续发挥石墨烯纳米片的润滑功能，降低了往复式压缩机中运动部件在运转过程中的摩擦损失，提高了能效。
5.本发明还提供了一种制备上述润滑油添加剂的方法。
6.本发明还提供了一种冷冻机油。
7.本发明还提供了所述的润滑油添加剂或所述的冷冻机油在压缩机中的应用。
8.本发明还提供了一种往复式压缩机。
9.本发明还提供了一种制冷设备。
10.具体而言，本发明的第一方面提供了一种润滑油添加剂，所述润滑油添加剂的制备原料包括石墨烯纳米片和分散剂，所述石墨烯纳米片分散于所述分散剂中，所述石墨烯纳米片被所述分散剂中的长链基团接枝修饰。
11.本发明关于润滑油添加剂的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
12.石墨烯是指由一个碳原子以sp2杂化与三个相邻碳原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。石墨烯只有维持二维平面结构时才是严格意义上的“石墨烯”。虽然石墨烯本身具有优异的润滑性能，但实际使用中，石墨烯容易发生团聚和沉淀，导致石墨烯的润滑性能下降甚至丧失。本发明的润滑油添加剂，其中含有分散剂，分散剂中分散有石墨烯纳米片，石墨烯纳米片为长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片，长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片能够通过位阻效应来阻碍石墨烯纳米片的团聚和沉降，从而持续发挥石墨烯纳米片的润
滑功能，降低了往复式压缩机中运动部件在运转过程中的摩擦损失，提高了能效。
13.具体而言，石墨烯团聚的原因是，石墨烯本身具有很大的比表面积，为了降低其表面能，石墨烯分子之间会通过范德华力团聚在一起。本发明的技术方案中，分散剂分子和石墨烯分子中裸露的活性环氧基团发生化学反应而接驳在石墨烯分子结构表面。由于分散剂分子具有长链结构，能通过空间位阻效应防止石墨烯分子之间的团聚。另外，由于接枝反应生成了新的化学键，石墨烯碳原子的电子云结构发生改变，进一步降低了石墨烯分子间的作用力，可以阻止石墨烯的团聚。
14.本发明的润滑油添加剂，当使用于压缩机时，会随着润滑油在压缩机中的运动而转移到压缩机泵体组件的各个零件表面，对摩擦副进行润滑而不会发生团聚。
15.本发明中，润滑油添加剂的存储形式为液体形式，便于添加和使用。
16.根据本发明的一些实施方式，所述分散剂包括接枝分散剂和辅助分散剂。
17.根据本发明的一些实施方式，所述接枝分散剂包括十二烷基苯磺酸盐、硬脂酸、油酸、十二烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八胺、十二胺、十六酰胺、1-溴十八烷、十八醇、十二硫醇、叔十二硫醇、聚乙烯醇、脂肪酸甘油酯、胆酸钠和脱氧胆酸钠中的至少一种。
18.接枝分散剂能够对在使用过程中，对比如在压缩机运行过程中损伤的或者新鲜剥离的石墨烯纳米片进行原位接枝，保证在设备如压缩机额定设计寿命期间石墨烯纳米片和机油的复合润滑效果保持不变。
19.根据本发明的一些实施方式，所述辅助分散剂包括三甲基戊烷、石油醚、己烷、环己烷和异辛烷中的至少一种。
20.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片包括氟化石墨烯、氧化石墨烯、氨基化石墨烯、羟基化石墨烯、氮掺杂石墨烯、氮掺杂氧化石墨烯、铂掺杂石墨烯或其组合。
21.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片的厚度为0.1nm～9nm。
22.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片的厚度为1nm～9nm。
23.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片的厚度为2nm～8nm。
24.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片的平面展开面积为2000nm2～1000μm2。
25.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片的平面展开面积为1μm2～1000μm2。
26.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片的平面展开面积为10μm2～1000μm2。
27.根据本发明的一些实施方式，所述石墨烯纳米片的平面展开面积为100μm2～800μm2。
28.根据本发明的一些实施方式，所述长链基团包括长链烃基、长链全氟烷基和长链聚硅氧烷基中的至少一种。
29.根据本发明的一些实施方式，所述长链烃基中可以包含双键、酰胺基、胺基、酯基、醚基、芳基、羧基、羟基、巯基官能团中的一种或几种。
30.根据本发明的一些实施方式，所述长链烃基，指碳原子数为13～20的烃基。
31.根据本发明的一些实施方式，以重量份计，所述润滑油添加剂的组分包括：
32.石墨烯纳米片：0.01份～5份，
33.接枝分散剂：0.01份～25份，
34.辅助分散剂：70份～99.98份。
35.本发明的第二方面提供了一种制备上述润滑油添加剂的方法，所述方法为：将所述石墨烯纳米片、接枝分散剂和辅助分散剂在超声条件下进行搅拌反应。
36.本发明关于润滑油添加剂的制备方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
37.本发明润滑油添加剂的制备方法，无需复杂的工艺流程，昂贵的设备和苛刻的条件，将石墨烯纳米片与接枝分散剂和辅助分散剂混合后，在超声条件下进行搅拌反应即可制备得到，成本较低，容易工业化推广。
38.根据本发明的一些实施方式，所述超声条件的频率范围是100hz～15khz。
39.根据本发明的一些实施方式，所述超声条件的频率是100hz。
40.根据本发明的一些实施方式，所述搅拌为磁力搅拌。
41.根据本发明的一些实施方式，所述磁力搅拌的搅拌速度为100rpm～1000rpm。
42.根据本发明的一些实施方式，所述磁力搅拌的搅拌速度为200rpm～800rpm。
43.根据本发明的一些实施方式，所述磁力搅拌的搅拌速度为400rpm～600rpm。
44.根据本发明的一些实施方式，所述磁力搅拌时间为6h～26h。
45.根据本发明的一些实施方式，所述磁力搅拌时间为8h～24h。
46.根据本发明的一些实施方式，所述磁力搅拌时间为10h～20h。
47.根据本发明的一些实施方式，所述磁力搅拌的温度为20℃～100℃。
48.本发明的第三方面提供了一种冷冻机油，所述冷冻机油包括基础油以及所述的润滑油添加剂。
49.本发明关于冷冻机油的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
50.本发明的冷冻机油，其中含有润滑油添加剂，润滑油添加剂中含有分散剂，分散剂中分散有石墨烯纳米片，石墨烯纳米片为长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片，长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片能够通过位阻效应来阻碍石墨烯纳米片的团聚和沉降，从而持续发挥石墨烯纳米片的润滑功能，降低了往复式压缩机中运动部件在运转过程中的摩擦损失，提高了能效。
51.本发明的冷冻机油，当使用于压缩机时，会随着润滑油在压缩机中的运动而转移到压缩机泵体组件的各个零件表面，对摩擦副进行润滑而不会发生团聚。
52.本发明的冷冻机油，分散效果上，在室温下静置180天瓶底无沉淀，石墨烯纳米片依然保持极佳的分散状态。
53.根据本发明的一些实施方式，冷冻机油中的基础油，可以自行配制，也可以采用市售的冷冻机油。
54.本发明中的冷冻机油，组分中的润滑油添加剂可以以添加剂的形式预配制于市售冷冻机油中，也可以自行添加于市售冷冻机油中，还可以添加于自行配制的冷冻机油底油中。
55.本发明中的冷冻机油，使用前可以在40℃～85℃，10-3
pa～101pa真空度，2khz～4.5khz超声震荡，100rpm～1000rpm磁力搅拌2h，使得各组分充分混合均匀。
56.根据本发明的一些实施方式，冷冻机油在20℃时密度为0.800g/cm3～0.999g/cm3。
57.根据本发明的一些实施方式，冷冻机油在40℃时运动粘度为2mm2/s～30mm2/s。
58.根据本发明的一些实施方式，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为0.001wt％～10wt％。
59.根据本发明的一些实施方式，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为0.01wt％～10wt％。
60.根据本发明的一些实施方式，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为0.1wt％～10wt％。
61.根据本发明的一些实施方式，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为1wt％～10wt％。
62.根据本发明的一些实施方式，所述冷冻机油中，所述基础油占所述冷冻机油的87.400wt％～99.788wt％。
63.根据本发明的一些实施方式，冷冻机油中的基础油，为本技术领域通用的基础油。
64.根据本发明的一些实施方式，所述基础油包括环烷基矿物油、烷基苯合成油和脂类合成油中的至少一种。
65.根据本发明的一些实施方式，所述冷冻机油还包括极压抗磨剂、抗氧剂、金属减活剂和抗泡剂中的至少一种。
66.根据本发明的一些实施方式，所述极压抗磨剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、氯代磷酸酯、硫代磷酸酯、磷酸酯的含氮衍生物、硫代磷酸酯的金属盐和硫代磷酸酯的含氮衍生物中的至少一种。
67.根据本发明的一些实施方式，所述极压抗磨剂在所述冷冻机油中的添加量为0.05wt％～1.95wt％。
68.根据本发明的一些实施方式，所述抗氧剂包括酚型抗氧剂和烷基胺型抗氧剂中的至少一种。
69.根据本发明的一些实施方式，酚型抗氧剂包括2，6-二叔丁基对甲酚、2，3-二叔丁基-4-甲酚、2，6-二叔丁基酚、对苯二酚、β-萘酚中的至少一种。
70.根据本发明的一些实施方式，烷基胺型抗氧剂包括烷基二苯胺和丁辛基二苯胺中的至少一种。
71.根据本发明的一些实施方式，所述抗氧剂在所述冷冻机油中的添加量为0.15wt％～0.45wt％。
72.根据本发明的一些实施方式，所述金属减活剂包括t551、t561、t826、t39、t701或其组合。
73.根据本发明的一些实施方式，所述金属减活剂在所述冷冻机油中的添加量为0.01wt％～0.15wt％。
74.根据本发明的一些实施方式，所述抗泡剂包括硅氧烷抗泡剂、聚醚抗泡剂、硅醚抗泡剂和胺类抗泡剂。
75.根据本发明的一些实施方式，所述抗泡剂在所述冷冻机油中的添加量为0.001wt％～0.05wt％。
76.根据本发明的一些实施方式，本发明的冷冻机油在使用前可以采用超声震荡或者
磁力搅拌的方法使得各组分充分反应并混合均匀。
77.本发明的第四方面提供了所述的润滑油添加剂或所述的冷冻机油在压缩机中的应用。
78.本发明关于将上述润滑油添加剂或冷冻机油应用在压缩机的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
79.压缩机使用本发明的润滑油添加剂或冷冻机油后，额定cop(coefficient of performance，能效比，简写为cop)提升了1％～10％，500h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
80.本发明的第五方面提供了一种压缩机，包括：
81.壳体；
82.运动部件，所述运动部件设置在所述壳体中；
83.其中，所述的润滑油添加剂或所述的冷冻机油设置在所述壳体中，在所述压缩机运行时对所述运动部件进行润滑。
84.根据本发明的一些实施方式，压缩机中的制冷剂包括r134a、r600a和r290中的至少一种。
85.本发明关于压缩机的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
86.本发明的压缩机，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，压缩机的额定cop提升了1％～10％，部分压缩机中，额定cop提升了3％～10％，部分压缩机中，额定cop提升了5％～10％。
87.本发明的压缩机，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，2000h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
88.根据本发明的一些实施方式，所述压缩机包括往复式压缩机、旋转式压缩机、离心式压缩机、开放式压缩机或封闭式压缩机。
89.本发明的第六方面提供了一种制冷设备，包括：所述的压缩机。
90.根据本发明的一些实施方式，本发明的往复式压缩机，包括：
91.壳体；
92.泵体组件，所述泵体组件设置在所述壳体内，所述泵体组件包括相互连接的曲轴、连杆和活塞；
93.电机，所述电机驱动所述曲轴进行旋转运动，并带动所述连杆和活塞进行往复运动压缩制冷剂；
94.其中，所述的机油组合物或所述的冷冻机油设置在所述壳体中，在所述往复式压缩机运行时对部件进行润滑。
95.本发明的制冷设备，压缩机使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，可以减少因磨损造成的减重，往复式压缩机的额定cop提升了1％～10％。
96.本发明的制冷设备，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，2000h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
97.根据本发明的一些实施方式，往复式压缩机的泵体组件中，曲轴包括曲轴主轴和曲轴副轴。
98.根据本发明的一些实施方式，往复式压缩机的泵体组件中，连杆具有两端，分为连
杆大端和连杆小端。
99.根据本发明的一些实施方式，往复式压缩机的泵体组件包括曲轴箱、活塞销和气缸。
100.根据本发明的一些实施方式，往复式压缩机的泵体组件中，形成摩擦副的元件包括曲轴主轴和曲轴箱、曲轴副轴和连杆大端、连杆小端和活塞销、活塞和汽缸。
101.根据本发明的一些实施方式，往复式压缩机中，摩擦形式包括滚动摩擦、滑动摩擦或两种的组合。
102.根据本发明的一些实施方式，曲轴由电机驱动进行旋转运动。
103.根据本发明的一些实施方式，曲轴由电机驱动进行旋转运动时，带动连杆和活塞进行往复运动压缩制冷剂。
104.根据本发明的一些实施方式，电机的工作频率为12hz～150hz。
105.根据本发明的一些实施方式，制冷剂包括r134a、r600a和r290中的至少一种。
106.根据本发明的一些实施方式，制冷设备主要由箱体、制冷系统、电气控制系统及附件四大部分组成。
107.其中，制冷系统的核心部件是压缩机。压缩机的类型主要有旋转式压缩机、离心式压缩机、开放式压缩机、封闭式压缩机和往复式压缩机。往复式压缩机具有活塞，活塞在气缸中运动。
附图说明
108.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
109.图1为本发明实施例1和基准例1所得压缩机运行频率为27hz的能效结果图；
110.图2为本发明实施例1和基准例1所得压缩机运行频率为72hz的能效结果图；
111.图3为本发明实施例1和基准例1所得压缩机曲轴的磨损结果；
112.图4为本发明实施例2和基准例2所得压缩机的能效结果图；
113.图5为本发明实施例2和基准例2所得压缩机曲轴的磨损结果。
具体实施方式
114.以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
115.在本发明的一个方面，本发明提出了一种润滑油添加剂，润滑油添加剂包括分散剂，分散剂中分散有石墨烯纳米片，石墨烯纳米片为长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片。
116.可理解到，一般而言，石墨烯是指由一个碳原子以sp2杂化与三个相邻碳原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。石墨烯只有维持二维平面结构时才是严格意义上的“石墨烯”。虽然石墨烯本身具有优异的润滑性能，但实际使用中，石墨烯容易发生团聚和沉淀，导致石墨烯的润滑性能下降甚至丧失。本发明的润滑油添加剂，其中含有分散剂，分散剂中分散有石墨烯纳米片，石墨烯纳米片为长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片，长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片能够通过位阻效应来阻碍石墨烯纳米片的团聚和沉降，从而持续发挥石墨烯纳米片的润滑功能，降低了往复式压缩机中运动部件在运转过程中的摩擦损失，提高了能效。
117.还可理解到，当使用于压缩机时，会随着润滑油在压缩机中的运动而转移到压缩机泵体组件的各个零件表面，对摩擦副进行润滑而不会发生团聚。
118.还可理解到，润滑油添加剂的存储形式为液体形式，便于添加和使用。
119.在本发明的一些实施例中，分散剂包括接枝分散剂和辅助分散剂。
120.具体而言，接枝分散剂包括十二烷基苯磺酸盐、硬脂酸、油酸、十二烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八胺、十二胺、十六酰胺、1-溴十八烷、十八醇、十二硫醇、叔十二硫醇、聚乙烯醇、脂肪酸甘油酯、胆酸钠和脱氧胆酸钠中的至少一种。
121.接枝分散剂能够对在使用过程中，比如在压缩机运行过程中损伤的或者新鲜剥离的石墨烯纳米片的分子结构进行原位接枝，保证在设备如压缩机额定设计寿命期间石墨烯纳米片和机油的复合润滑效果保持不变。
122.接枝分散剂中，十二烷基苯磺酸盐是常用的阴离子型表面活性剂，为白色或淡黄色粉状或片状固体，难挥发，易溶于水，溶于水而成半透明溶液。对碱，稀酸，硬水化学性质稳定，微毒。
123.油酸化学式为c
18h34
o2，是一种单不饱和omega-9脂肪酸，存在于动植物体内，可以用作分散剂。
124.辅助分散剂包括三甲基戊烷、石油醚、己烷、环己烷和异辛烷中的至少一种。
125.其中，三甲基戊烷常用于有机合成或用作溶剂。
126.石油醚是一种轻质石油产品，是低相对分子质量的烃(主要是戊烷及己烷)的混合物，为无色透明液体，有煤油气味。不溶于水，溶于乙醇、苯、氯仿、油类等多数有机溶剂。主要用作溶剂和油脂处理。
127.己烷可以用作良好的有机溶剂，被广泛使用在化工有机合成，植物油浸出、机械设备表面清洗去污等环节。
128.环己烷一般用作溶剂、色谱分析标准物质及用于有机合成，可在树脂、涂料、脂肪、石蜡油类中应用，还可制备环己醇和环己酮等有机物。
129.异辛烷是辛烷的一种异构体，可以用作溶剂或有机合成。
130.在本发明的一些实施例中，石墨烯纳米片包括氟化石墨烯、氧化石墨烯、氨基化石墨烯、羟基化石墨烯、氮掺杂石墨烯、氮掺杂氧化石墨烯、铂掺杂石墨烯或其组合。
131.其中，氟化石墨烯的机械强度高，热学与化学性能稳定，同时又具有较宽的光学带隙，良好的透明特性，较大的负磁电阻和高绝缘性，适用于高频介电薄膜，光电和热电转换，纳米电子储能，超憎水与自清洁和生物相容材料。
132.氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的氧化石墨烯有粉末状、片状以及溶液状。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯纳米片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯因为其在水中具有优越的分散性，长久以来被视为亲水性物质，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活
性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。
133.氨基化石墨烯可以改善石墨烯表面的亲水性、极性，进而改善其在聚合物中的分散性，并在石墨烯与聚合物之间形成氢键或化学键。此外，氨基具有较高的反应活性，能与其他很多化合物发生反应，从而使得氨基化后的石墨烯在环氧树脂、聚酰胺等树脂中的分散性得以改善。
134.羟基化石墨烯有较强反应活性，对水等极性分子有较大亲和能力，是一种重要的功能化石墨烯。
135.氮掺杂石墨烯、氮掺杂氧化石墨烯、铂掺杂石墨烯具有良好的氧还原活性。
136.在本发明的一些实施例中，石墨烯纳米片的厚度为0.1nm～9nm。
137.在本发明的另一些实施例中，石墨烯纳米片的厚度为1nm～9nm。
138.在本发明的另一些实施例中，石墨烯纳米片的厚度为2nm～8nm。
139.在本发明的一些实施例中，石墨烯纳米片的平面展开面积为2000nm2～1000μm2。
140.在本发明的另一些实施例中，石墨烯纳米片的平面展开面积为1μm2～1000μm2。
141.在本发明的另一些实施例中，石墨烯纳米片的平面展开面积为10μm2～1000μm2。
142.在本发明的另一些实施例中，石墨烯纳米片的平面展开面积为100μm2～800μm2。
143.在本发明的一些实施例中，长链基团包括长链烃基、长链全氟烷基和长链聚硅氧烷基中的至少一种。
144.在本发明的一些实施例中，长链烃基中可以包含双键、酰胺基、胺基、酯基、醚基、芳基、羧基、羟基、巯基官能团中的一种或几种。
145.在本发明的一些实施例中，以重量份计，润滑油添加剂的组分包括：
146.石墨烯纳米片：0.01份～5份，
147.接枝分散剂：0.01份～25份，
148.辅助分散剂：70份～99.98份。
149.本发明的另一个方面提出了一种制备上述润滑油添加剂的方法，方法为：将石墨烯纳米片、接枝分散剂和辅助分散剂在超声条件下进行搅拌反应。
150.容易理解到，本发明润滑油添加剂的制备方法，无需复杂的工艺流程，昂贵的设备和苛刻的条件，将石墨烯纳米片与接枝分散剂和辅助分散剂混合后，在超声条件下进行搅拌反应即可制备得到，成本较低，容易工业化推广。
151.在本发明的一些实施例中，超声条件的频率范围是100hz～15khz。
152.在本发明的另一些实施例中，超声条件的频率是100hz。
153.在本发明的一些实施例中，搅拌为磁力搅拌。
154.在本发明的一些实施例中，磁力搅拌的搅拌速度为100rpm～1000rpm。
155.在本发明的另一些实施例中，磁力搅拌的搅拌速度为200rpm～800rpm。
156.在本发明的另一些实施例中，磁力搅拌的搅拌速度为400rpm～600rpm。
157.在本发明的一些实施例中，磁力搅拌时间为6h～26h。
158.在本发明的一些实施例中，磁力搅拌时间为8h～24h。
159.在本发明的另一些实施例中，磁力搅拌时间为10h～20h。
160.在本发明的一些实施例中，磁力搅拌的温度为20℃～100℃。
161.本发明的另一个方面提出了一种冷冻机油，该冷冻机油包括基础油以及的润滑油
添加剂。
162.可以理解到，本发明的冷冻机油，其中含有润滑油添加剂，润滑油添加剂中含有分散剂，分散剂中分散有石墨烯纳米片，石墨烯纳米片为长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片，长链基团接枝修饰的石墨烯纳米片能够通过位阻效应来阻碍石墨烯纳米片的团聚和沉降，从而持续发挥石墨烯纳米片的润滑功能，降低了往复式压缩机中运动部件在运转过程中的摩擦损失，提高了能效。
163.还可以理解到，本发明的冷冻机油，当使用于压缩机时，会随着润滑油在压缩机中的运动而转移到压缩机泵体组件的各个零件表面，对摩擦副进行润滑而不会发生团聚。
164.在本发明的一些实施例中，冷冻机油中的基础油，可以自行配制，也可以采用市售的冷冻机油。
165.在本发明的一些实施例中，组分中的润滑油添加剂可以以添加剂的形式预配制于市售冷冻机油中，也可以自行添加于市售冷冻机油中，还可以添加于自行配制的冷冻机油底油中。
166.在本发明的一些实施例中，使用前可以在40℃～85℃，10-3
pa～101pa真空度，2khz～4.5khz超声震荡，100rpm～1000rpm磁力搅拌2h，使得各组分充分混合均匀。
167.在本发明的一些实施例中，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为0.001wt％～10wt％。
168.在本发明的一些实施例中，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为0.01wt％～10wt％。
169.在本发明的一些实施例中，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为0.1wt％～10wt％。
170.在本发明的一些实施例中，石墨烯纳米片在冷冻机油中的添加量为1wt％～10wt％。
171.在本发明的一些实施例中，冷冻机油中，基础油占所述冷冻机油的87.400wt％～99.788wt％。
172.在本发明的一些实施例中，冷冻机油中的基础油，为本技术领域通用的基础油。
173.在本发明的一些实施例中，基础油包括环烷基矿物油、烷基苯合成油和脂类合成油中的至少一种。
174.在本发明的一些实施例中，冷冻机油在20℃时密度为0.800g/cm3～0.999g/cm3。
175.在本发明的一些实施例中，冷冻机油在40℃时运动粘度为2mm2/s～30mm2/s。
176.在本发明的一些实施例中，冷冻机油还包括极压抗磨剂、抗氧剂、金属减活剂和抗泡剂。
177.其中，所述极压抗磨剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、氯代磷酸酯、硫代磷酸酯、磷酸酯的含氮衍生物、硫代磷酸酯的金属盐和硫代磷酸酯的含氮衍生物中的至少一种。
178.在本发明的一些实施例中，极压抗磨剂在冷冻机油中的添加量为0.05wt％～1.95wt％。
179.在本发明的一些实施例中，抗氧剂包括酚型抗氧剂和烷基胺型抗氧剂。
180.在本发明的一些实施例中，酚型抗氧剂包括2，6-二叔丁基对甲酚、2，3-二叔丁基-4-甲酚、2，6-二叔丁基酚、对苯二酚、β-萘酚中的至少一种。
181.其中，2，6-二叔丁基对甲酚是一种有机化合物，分子式为c
15h24
o，为白色结晶性粉末，遇光颜色变黄，并逐渐变深。也是一种抗氧化剂，广泛用于食品和食品相关产品中。
182.2，6-二叔丁基酚主要用于制造天然橡胶及合成胶防老剂，塑料抗氧剂，燃料稳定剂，紫外线吸收剂及农药、染料中间体等，主要品种有抗氧剂1010、1076、702、3114、4426、甲叉4426-s、2002、330、1098、1088等。
183.对苯二酚又名氢醌，是苯的两个对位氢被羟基取代形成的有机化合物，化学式为c6h6o2，为白色结晶性粉末，主要用于制取黑白显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、橡胶防老剂、稳定剂和抗氧剂。
184.β-萘酚是一种重要的有机原料及染料中间体，用途广泛。
185.在本发明的一些实施例中，烷基胺型抗氧剂包括烷基二苯胺和丁辛基二苯胺中的至少一种。
186.其中，丁辛基二苯胺的碱值和抗氧化性能优于同类市场产品。
187.在本发明的一些实施例中，抗氧剂在冷冻机油中的添加量为0.15wt％～0.45wt％。
188.在本发明的一些实施例中，金属减活剂包括t551、t561、t826、t39或t701。
189.其中，t551为苯三唑衍生物。t551可以改善油品氧化及抑制铜腐蚀，但是在使用时要注意，由于t551碱性很大，在调油过程中避免与酸性添加剂直接接触，防止发生反应。因为t551的分子链较短，氮含量较高，与抗氧剂的协同效应很好，广泛应用于通用机床油、汽轮机油等油品中。
190.t561为噻二唑衍生物，具有极好的油溶性能，可以作为润滑油中作为金属减活剂，而且具有很好的极压抗磨特性。
191.t826是一种噻二唑衍生物，无灰液体金属减活、抗氧和抗磨添加剂，广泛应用于各种车用及工业用润滑油脂和金属加工液。能提供极强的铜腐蚀抑制性能和助抗氧抗磨性能。
192.t39是1h-苯并三唑-1-基-n,n-二(2-乙基己基)-4-甲基甲胺，是一种无灰液体金属减活、抗氧和抗磨添加剂，广泛应用于各种车用及工业用润滑油脂和金属加工液。能提供优异的铜腐蚀抑制性能和助抗氧抗磨性能。
193.t701为石油磺酸钡，具有优良的抗潮湿、抗盐雾、抗盐水和水置换性能，对黑色金属和有色金属具有优良的防锈性能。
194.在本发明的一些实施例中，金属减活剂在冷冻机油中的添加量为0.01wt％～0.15wt％。
195.在本发明的一些实施例中，抗泡剂包括硅氧烷抗泡剂、聚醚抗泡剂、硅醚抗泡剂和胺类抗泡剂。
196.在本发明的一些实施例中，抗泡剂在冷冻机油中的添加量为0.001wt％～0.05wt％。
197.在本发明的一些实施例中，本发明的冷冻机油在使用前可以采用超声震荡或者磁力搅拌的方法使得各组分充分反应并混合均匀。
198.本发明的另一个方面提出了润滑油添加剂或的冷冻机油在压缩机中的应用。
199.可以理解到，当压缩机使用本发明的润滑油添加剂或冷冻机油后，额定cop
(coefficient of performance，能效比，简写为cop)提升了1％～10％，500h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
200.本发明的另一个方面提出了一种往复式压缩机，包括：
201.壳体；
202.运动部件，运动部件设置在壳体中；
203.其中，的润滑油添加剂或的冷冻机油设置在壳体中，在往复式压缩机运行时对部件进行润滑。
204.本发明的往复式压缩机，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，往复式压缩机的额定cop提升了1％～10％。
205.测试发现，本发明的往复式压缩机，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，2000h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
206.在本发明的一些实施例中，往复式压缩机中的制冷剂包括r134a、r600a和r290中的至少一种。
207.其中，r134a指1，1，1，2-四氟乙烷，是一种有机化合物，化学式为c2h2f4，是使用最广泛的中低温环保制冷剂。主要用于小型冰箱与汽车空调中。r134a替代了对环境危害大的r12，使用r12的制冷设备在经过改装后便能适用，r134a。此外，，r134a还可以用作泡沫塑料的发泡剂、清洗剂、药物(如支气管扩张药)推进剂、红酒开塞器、除尘器以及压缩空气的除湿等。有时它还被用来为超频的计算机降温。
208.r600a指异丁烷，是一种有机化合物，化学式是c4h
10
，常温常压下为无色可燃性气体。微溶于水，可溶于乙醇、乙醚等，与空气形成爆炸性混合物，主要存在于天然气、炼厂气和裂解气中，经物理分离获得，亦可由正丁烷经异构化制得。
209.r290一般指丙烷，是一种有机化合物，化学式为ch3ch2ch3，为无色无味气体，微溶于水，溶于乙醇、乙醚，化学性质稳定，不易发生化学反应，常用作冷冻剂、内燃机燃料或有机合成原料。
210.测试发现，本发明的往复式压缩机，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，往复式压缩机的额定cop提升了1％～10％。
211.本发明的往复式压缩机，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，2000h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
212.本发明的另一个方面提出了一种制冷设备，该制冷设备包括往复式压缩机。
213.其中，往复式压缩机，包括：
214.壳体；
215.泵体组件，泵体组件设置在壳体内，泵体组件包括相互连接的曲轴、连杆和活塞；
216.电机，电机驱动曲轴进行旋转运动，并带动连杆和活塞进行往复运动压缩制冷剂；
217.其中，机油组合物或的冷冻机油设置在壳体中，在往复式压缩机运行时对部件进行润滑。
218.测试发现，本发明的制冷设备，压缩机使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，可以减少因磨损造成的减重，往复式压缩机的额定cop提升了1％～10％。
219.本发明的制冷设备，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，2000h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
4qpl压缩机中。
245.经测试，此分散有润滑油添加剂的冷冻机油在20℃密度为0.862g/cm3，在40℃运动粘度为4.1mm2/s，石墨烯纳米片在冷冻机油中的含量约为0.001mg/ml。
246.试验时，制冷剂为r600a。
247.cop测定工况为ashrae(american society of heating，refrigerating and air-conditioning engineers，美国采暖、制冷与空调工程师学会，简称ashrae)lbp标准工况。
248.cop(coefficient of performance，能效比，简写为cop)是指冷量除以耗电量的比值，cop值越高，能效比越高，同样的制冷量的情况下耗电量低。相同功率的压缩机，能效比越高制冷量越大。
249.测试结果如表1所示。
250.表1cop测试结果
[0251][0252]
将实施例1的测试结果与基准例1进行对照。其中，基准例1为市售dz75v1y-4qpl压缩机封以100份市售无添加润滑油添加剂的5号冷冻机油。
[0253]
根据表1的cop测试结果可知，在27hz条件下，添加润滑油添加剂后，cop提升了0.08，提升约4.3％。
[0254]
在72hz条件下，添加润滑油添加剂后，cop提升了0.09，提升约5.5％。
[0255]
27hz测试频率下能效对应的统计结果图如图1所示。72hz测试频率下能效对应的统计结果图如图2所示。从图1和图2可以看出，添加润滑油添加剂后，cop也得到了提升。
[0256]
加速寿命测定工况为：pd：1.8mpa；ps：0.01mpa；100℃；500h；75hz。其中，pd指排气压力，ps指吸气压力。
[0257]
加速寿命测试后，采用接触式轮廓仪测试，在曲轴副轴下端磨损最严重的一片区域，取5个不同的部位，测量表面粗糙度(即相对凹陷或者突出值)。取最大粗糙度(凹陷最深)的值的平均值里作为磨损深度。
[0258]
加速寿命测试后拆解压缩机，取出曲轴并用乙醇洗净、烘干，测量磨损深度。每个工况测试3台。
[0259]
测试结果如表2所示。
[0260]
表2磨损深度测试结果
[0261][0262]
将实施例1的测试结果与基准例1进行对照。其中，基准例1为市售dz75v1y-4qpl压缩机封以100份市售无添加石墨烯纳米片的5号冷冻机油。
[0263]
根据表2的磨损深度测试结果可知，在定工况为：pd：1.8mpa；ps：0.01mpa；100℃；500h；75hz的条件下，添加润滑油添加剂后，磨损深度降低了1.678μm，减小了约76.2％。
[0264]
可以理解的是，磨损的越深，轴径减少的越多。
[0265]
磨损深度对应的统计结果图如图3所示。从图3可以看出，添加润滑油添加剂后，磨损深度减小。
[0266]
实施例2
[0267]
本实施例制备了一种冷冻机油，该冷冻机油中，含有润滑油添加剂。润滑油添加剂中，含有：
[0268]
硬脂酸：9份
[0269]
十八胺：2.5份
[0270]
十八烷基三甲基氯化铵：1.5份
[0271]
十二烷基苯磺酸盐：0.8份
[0272]
氧化石墨烯纳米片：4.5份
[0273]
环己烷：62份，
[0274]
异辛烷：19.7份。
[0275]
其中，硬脂酸、十八胺、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸盐为分散剂，为石墨烯提供接枝修饰的碳链。
[0276]
环己烷和石油醚为基础溶剂，提供一个石墨烯和分散剂之间发生接枝反应的环境。
[0277]
氧化石墨烯纳米片、基础溶剂、分散剂配制得到的是粘稠状的润滑油添加剂。上述试剂和冷冻机油具有很有相容性，所以通过润滑油添加剂可以很好地将氧化石墨烯纳米片分散到冷冻机油中。
[0278]
氧化石墨烯纳米片的厚度在0.4nm～5nm之间，平面展开面积在200μm2～1000μm2之间。购自advanced graphene ltd，型号为gos10a5。
[0279]
在55℃恒温、10khz超声波配合300rpm磁力搅拌32h得到润滑油添加剂。
[0280]
然后取2.5份润滑油添加剂，58份环烷基矿物油，33份烷基苯合成油，1.5份氯化磷酸酯，0.1份烷基二苯胺，0.1份对苯二酚，0.002份有机硅氧烷，0.04份t39。23℃恒温下、10-2
pa真空度、3khz超声震荡、100rpm磁力搅拌2h混合均匀，制备成冷冻机油，并封入市售pa140l1f压缩机中。
[0281]
经测试，此分散有润滑油添加剂的冷冻机油在20℃密度为0.862g/cm3，在40℃运动粘度为4.1mm2/s，石墨烯纳米片在冷冻机油中的含量约为0.001mg/ml。
[0282]
试验时，制冷剂为r600a。
[0283]
cop测定工况为ashrae(american society of heating，refrigerating and air-conditioning engineers，美国采暖、制冷与空调工程师学会，简称ashrae)lbp标准工况。
[0284]
cop(coefficient of performance，能效比，简写为cop)是指冷量除以耗电量的比值，cop值越高，能效比越高，同样的制冷量的情况下耗电量低。相同功率的压缩机，能效比越高制冷量越大。
[0285]
测试结果如表3所示。
[0286]
表3 cop测试结果
[0287]
测试项目测试工况测试频率实施例2基准例2copashrae-lbp50hz1.55
±
0.021.47
±
0.02
[0288]
将实施例2的测试结果与基准例2进行对照。其中，基准例2的冷冻机油为58份环烷基矿物油，33份烷基苯合成油，1.5份氯化磷酸酯，0.1份烷基二苯胺，0.1份对苯二酚，0.002份有机硅氧烷，0.04份t39。基准例2的压缩机为市售pa140l1f压缩机。
[0289]
根据表3的cop测试结果可知，在50hz条件下，添加润滑油添加剂后，cop提升了0.08，提升约5.4％。
[0290]
50hz测试频率下能效对应的统计结果图如图4所示。从图4可以看出，添加润滑油添加剂后，cop也得到了提升。
[0291]
加速寿命测定工况为：pd：1.8mpa；ps：0.01mpa；100℃；500h；60hz。其中，pd指排气压力，ps指吸气压力。
[0292]
加速寿命测试后，采用接触式轮廓仪测试，在曲轴副轴下端磨损最严重的一片区域，取5个不同的部位，测量表面粗糙度(即相对凹陷或者突出值)。取最大粗糙度(凹陷最深)的值的平均值里作为磨损深度。
[0293]
加速寿命测试后拆解压缩机，取出曲轴并用乙醇洗净、烘干，测量磨损深度。每个工况测试3台。
[0294]
测试结果如表4所示。
[0295]
表4磨损深度测试结果
[0296][0297]
将实施例2的测试结果与基准例2进行对照。其中，基准例1和实施例1的区别在于基准例1中没有添加润滑油添加剂。
[0298]
根据表4的磨损深度测试结果可知，在定工况为：pd：1.8mpa；ps：0.01mpa；100℃；500h；60hz的条件下，添加润滑油添加剂后，磨损深度降低了4.556μm，减小了约74.1％。
[0299]
可以理解的是，磨损的越深，轴径减少的越多。
[0300]
磨损深度对应的统计结果图如图5所示。从图5可以看出，添加润滑油添加剂后，磨损深度减小。
[0301]
石墨烯团聚的原因是，石墨烯本身具有很大的比表面积，为了降低其表面能，石墨烯分子之间会通过范德华力团聚在一起。本发明的技术方案中，分散剂分子和石墨烯分子中裸露的活性环氧基团发生化学反应而接驳在石墨烯分子结构表面。由于分散剂分子具有长链结构，能通过空间位阻效应防止石墨烯分子之间的团聚。另外，由于接枝反应生成了新的化学键，石墨烯碳原子的电子云结构发生改变，进一步降低了石墨烯分子间的作用力，可以阻止石墨烯的团聚。
[0302]
本发明的冷冻机油，分散效果上，在室温下静置180天瓶底无沉淀，石墨烯纳米片依然保持极佳的分散状态。
[0303]
此外，本发明还提出了一种往复式压缩机，往复式压缩机是指通过气缸内活塞或隔膜的往复运动使缸体容积周期变化并实现气体的增压和输送的一种压缩机，活塞和腔体之间的对摩面积大，当对摩面的表面粗糙度较差时，冷冻机油不足以针对对摩面产生足够的润滑，此时摩擦损失和磨损比较严重，因此，本发明的机油组合物尤其适用于往复式压缩机。
[0304]
在本发明的一些实施方式中，泵体组件设置在壳体内，泵体组件包括相互连接的曲轴、连杆和活塞。通过电机驱动曲轴进行旋转运动，并带动连杆和活塞进行往复运动压缩制冷剂。
[0305]
在本发明的一些实施方式中，往复式压缩机的泵体组件中，曲轴包括曲轴主轴和曲轴副轴。往复式压缩机的泵体组件中，连杆具有两端，分为连杆大端和连杆小端。往复式压缩机的泵体组件包括曲轴箱、活塞销和气缸。往复式压缩机的泵体组件中，形成摩擦副的元件包括曲轴主轴和曲轴箱、曲轴副轴和连杆大端、连杆小端和活塞销、活塞和汽缸。
[0306]
可理解到，往复式压缩机中，摩擦形式包括滚动摩擦、滑动摩擦或两种的组合。
[0307]
曲轴由电机驱动进行旋转运动。曲轴由电机驱动进行旋转运动时，带动连杆和活塞进行往复运动压缩制冷剂。电机的工作频率为10hz～150hz。
[0308]
本发明还提出了一种制冷设备，该制冷设备包括往复式压缩机。
[0309]
制冷设备主要由箱体、制冷系统、电气控制系统及附件四大部分组成。
[0310]
其中，制冷设备的核心部件是压缩机。压缩机的类型主要有旋转式压缩机、离心式压缩机、开放式压缩机、封闭式压缩机和往复式压缩机。往复式压缩机具有活塞，活塞在气缸中运动。
[0311]
本发明的制冷设备，压缩机使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，可以减少因磨损造成的减重，往复式压缩机的额定cop提升了1％～10％。
[0312]
本发明的制冷设备，使用上述润滑油添加剂或冷冻机油后，500h加速寿命测试后，曲轴因磨损造成的轴径减少至少降低了40％。
[0313]
本发明的制冷设备，由于压缩机使用了含有纳米颗粒的机油组合物或冷冻机油，可以减少因磨损造成的减重。
[0314]
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。