[发明专利]具有高石墨化度的纳米石墨润滑油添加剂的制备方法及应用该方法制备的添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高石墨化度的纳米石墨润滑油添加剂的制备方法，还涉及应用该方法制备的添加剂。该添加剂添加至润滑油中能够表现出优异的减摩抗磨性能，从而有效减轻摩擦副的磨损，延缓其使用寿命。

背景技术

摩擦磨损广泛存在于各种机械部件中，是材料破坏与设备报废的重要原因。在润滑油中添加摩擦学添加剂是改善摩擦副摩擦学性能的有效技术手段。

由于碳材料结构的特殊性，应用碳纳米粉体材料作为摩擦学添加剂，将其添加至润滑油中以改善摩擦副的摩擦磨损性能，效果非常显著。例如，王艳辉等指出，在钢铁材料摩擦副之间加入含纳米金刚石颗粒的润滑油，可使摩擦系数降低约50％，动力消耗明显减少；涂江平等将片状纳米石墨添加至润滑油中，有效地提高了润滑油的减摩抗磨能力和承载能力。

膨胀石墨是天然石墨经插层处理后获得的新型碳材料。由于高温膨化作用，石墨层与层之间的距离被拉大，因此，采用膨胀石墨为原料，能够比较容易获得尺度更小的纳米石墨粉体。高能球磨技术是制备纳米粉体材料的有效方法，但是，采用高能球磨技术由膨胀石墨制备纳米石墨时，会使石墨的石墨化度受到破坏，从而在一定程度上损害石墨的摩擦学性能。

因此，采用高能球磨技术同时结合添加特定催化石墨化元素制备具有高石墨化度的纳米石墨粉体材料，将其作为润滑油添加剂应用，可望取得更加优异的减摩抗磨效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有高石墨化度的纳米石墨润滑油添加剂的制备方法及应用该方法制备的添加剂。

一种制备本发明具有高石墨化度的纳米石墨润滑油添加剂的方法是：

步骤一：膨胀石墨蠕虫的制备：通过对天然鳞片石墨进行插层、水洗、高温膨化等处理获得膨胀石墨蠕虫；

步骤二：石墨微粉体的制备：将膨胀石墨蠕虫置于乙醇溶剂中，采用搅拌机将其破碎成石墨微粉体；

步骤三：具有高石墨化度的纳米石墨纳米粉体的制备：将石墨微粉体与特定催化石墨化元素按质量比10∶1-5∶1配制成混合粉体，并将所制备混合粉体在高能球磨机中采用研磨体进行非平衡研磨。

球磨时的研磨体为GCr15轴承钢钢球，钢球与所述混合粉体的质量比(即球料比)为4∶1-8∶1。球磨机的转速为260-320转/分，球磨时间为40-80小时。为防止球磨期间混合粉体发生凝结，球磨机中添加球磨介质，并选用乙醇作为球磨介质。

一种应用具有高石墨化度的纳米石墨润滑添加剂的制备方法制备的添加剂，其主要包含纳米石墨和特定催化石墨化金属元素，所述纳米石墨与金属元素的质量比为10∶1-5∶1。所述特定催化石墨化金属元素选自于钛与镍或钴的组合，其中，钛与镍或钴的质量比为1∶0.5-1∶1。

本发明的有益效果是，具有高石墨化度的纳米石墨润滑油添加剂在常温和较高工作温度下均表现出显著的减摩抗磨性能，从而能够有效摩擦副磨损状况，延缓其工作寿命。

具体实施方式

实施例1

-膨胀石墨蠕虫的制备：在实验室条件下，采用化学法制备膨胀石墨。其中，所用原料是粒度为50目的天然鳞片石墨(纯度：99.9％，产地：山东南墅石墨公司)，插层剂为浓度98％的浓硫酸，氧化剂是浓度30％的过氧化氢。在约25℃的室温下插层处理10分钟，然后，将插层后的产物水洗至PH值8，之后，再在100℃下烘干2小时，在800℃的温度下进行高温膨化处理。获得膨胀倍数为约220倍的膨胀石墨蠕虫。

-石墨微粉体的制备：将膨胀倍数为约220倍的膨胀石墨蠕虫置于乙醇溶剂中，采用常州国华JJ-3型恒温定时电动搅拌器搅拌机以300转/分的转数对其进行约20分钟的搅拌，将其破碎成粒度约1～3微米的石墨微粉体。

-具有高石墨化度的纳米石墨粉体的制备：在实验室条件下，将石墨微粉体与特定催化石墨化元素钛/镍复合粉体按质量比6∶1配制成混合粉体(其中，钛/镍复合粉体中，钛与镍的质量比为1∶0.6，所用钛粉体与镍粉体的平均粒度2.0-3.2μm，纯度均为99.8％，北京友兴联有色金属有限公司提供)，并将所配制混合粉体在沈阳新科仪机电设备厂生产的GN-2型高能球磨机中进行非平衡研磨，制备具有高石墨化度的纳米石墨粉体。球磨时的研磨体为GCr15轴承钢钢球，钢球与混合粉体的质量比(即球料比)为6∶1，球磨机的转速为280转/分，球磨时间为60小时。为防止球磨期间混合粉体发生凝结，选用乙醇作为球磨介质。