[发明专利]氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于润滑添加剂领域。

背景技术

近年来，纳米粒子用作润滑添加剂日益引起人们的重视。随着石油工业的发展，油基润滑剂日趋成熟，目前已广泛应用于各个工业部门。然而随着世界能源危机及全球范围内对环境保护的日益重视，使人们更倾向于水基液这种低污染润滑介质。以水代油，不仅可以节约石油资源、减少环境污染，而且能够降低生产成本。水基润滑剂可分为乳化型及溶剂型两类，乳化型润滑液存在稳定性差、难以对金属的各个部位均匀有效地润滑等致命缺点，因此各国都倾向于开发及使用溶液型的水基润滑液。而作为溶液型水基润滑液的精髓，水基润滑添加剂是决定其性能好坏的关键。石墨是一种典型的碳材料，由于石墨具有良好的润滑作用、超稳定的物理特性、无毒价廉及耐高温等优异性质，被公认为理想固体润滑材料。通过化学修饰可制备氧化石墨烯，它的出现为石墨在水基润滑添加剂中的应用提供了契机。利用富勒烯的球状结构，将石墨烯片层的滑动摩擦变为滚动摩擦，能提高石墨烯的润滑性能。采用氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂代替传统的油基润滑剂及乳化型润滑液，可减少环境污染、降低成本、提高使用稳定性，同时具有极压润滑、冷却、防锈缓蚀等多种功效，解决现有润滑剂存在成本高、稳定性差、润滑性能差等技术问题。

发明内容

本发明要解决现有润滑剂存在成本高、稳定性差、润滑性能差等技术问题；而提供了氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂的制备方法。

氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、按富勒烯的质量与1，4二氧六环的体积比为0.1～1g∶1L将富勒烯加入至1，4二氧六环中，超声分散30～60min，然后加入水溶性不饱和单体和过氧化二苯甲酰(引发剂)，富勒烯与水溶性不饱和单体的质量比为1∶10～100，水溶性不饱和单体与过氧化二苯甲酰的质量比为1∶(0.001～0.01)，氮气氛下搅拌15～60min，在氮气保护下60～90℃恒温搅拌反应12～36h，冷却至20℃，得到溶液A；

步骤二、以2～10滴/s的滴加速度将溶液A逐滴滴入到石油醚中，石油醚与1，4二氧六环的体积比1～10∶1，然后以16000r/min速度离心10～30min，离心所得固体溶于30～300mL水中，再过滤(除去极少量不溶物)，滤液减压蒸馏(除去水后得到固体)后置于真空烘箱中于60～90℃下干燥12～48h；得到富勒烯高分子衍生物；

步骤三、将氧化石墨和富勒烯高分子衍生物加入去离子水中，其中富勒烯高分子衍生物与氧化石墨烯的质量比为(1～10)∶1，氧化石墨烯质量与去离子水体积的比例为1g∶(1～5)L，然后超声分散10～60min，再室温下避光搅拌12小时，然后以16000r/min速度离心10～30min，离心所得固体置于真空烘箱中于60～90℃下干燥12～48h，即得氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂。

利用水溶性高分子修饰富勒烯，制备得到富勒烯高分子衍生物，其中水溶性高分子与富勒烯通过原位自由基共聚连接，使得富勒烯高分子衍生物具有很好的亲水性。通过π-π相互作用实现氧化石墨烯与富勒烯的组装。

本发明的氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂具有以下特点：(1)富勒烯外层包覆有聚合物柔性分子链，能提高润滑添加剂的减磨性能，润滑性能好；(2)刚硬的富勒烯球体能增强润滑添加剂承载能力；(3)富勒烯球状分子在氧化石墨烯层间可像鹅卵石一样自由滚动，变滑动摩擦为滚动摩擦，使润滑性能提高；(4)在水中具有良好的分散性，能形成均匀稳定的溶液，粘度小，不易沉降，使用周期长。

本发明的氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂可应用于水性冷轧液，微机械润滑等多个领域。

采用氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂代替传统的油基润滑剂及乳化型润滑液，可减少环境污染、降低成本、提高使用稳定性，同时具有极压润滑、冷却、防锈缓蚀等多种功效。

附图说明

图1是氧化石墨烯-富勒烯水基润滑添加剂结构示意图，图中1表示氧化石墨烯，2表示富勒烯，3表示水溶性高分子；图2是试验一中合成的C₆₀/2-丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物红外光谱图；图3是试验一中合成的氧化石墨烯-C₆₀水基润滑添加剂的透射电镜图片；图4是试验一中合成的氧化石墨烯-C₆₀水基润滑添加剂磨斑直径及极压值与其浓度关系曲线图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。