[发明专利]含有奈米石墨片的润滑油

说明书

技术领域

本发明涉及一种润滑油，尤其藉由其所含有的奈米石墨片而达到良好导热效果。

背景技术

单层石墨，又称为石墨烯(graphene)，是一种由单层碳原子以石墨键(sp2)紧密堆积成二维蜂窝状的晶格结构，因此仅有一个碳原子的厚度，石墨键为共价键与金属键的复合键，可说是绝缘体与导电体的天作之合。2004年英国曼彻斯特大学Andre Geim与Konstantin Novoselov成功利用胶带剥离石墨的方式，证实可得到单层的石墨烯，并获得2010年的诺贝尔物理奖。石墨烯是目前世界上最薄也是最坚硬的材料，导热系数高于奈米碳管与金刚石，常温下其电子迁移率亦比奈米碳管或硅晶体高，电阻率比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。

石墨烯的制备方法可分为剥离石墨法、直接生长法与奈米碳管转换法三大类，其中剥离石墨法可制得石墨烯粉体，而这类方法当中最适合应用于量产制程的主要为氧化还原法，此方法的原理是先将石墨材料氧化，形成石墨氧化物，再进行包括了分离与还原的处理，以得到石墨烯。

美国专利案20050271574即揭露一种石墨烯的制备方法，是将天然石墨经由强酸插层之后，瞬间接触高温热源使天然石墨剥离，最后再以高能球磨的方式完全剥离天然石墨以得到石墨烯粉体。不论以何种方式制备石墨烯粉体，由于石墨烯的先天奈米结构，不仅制备方式复杂、污染严重，且奈米材料的堆积密度甚低，以石墨烯而言，其堆积密度远小于0.01g/cm³，亦即体积庞大，且容易因凡德瓦尔力产生大量团聚，即便具有非常优异的各项物理特性，对于量产乃至于工业应用而言，都是非常棘手的难题，不仅难以发挥其特性，甚至造成衍生产品的负面效果。

美国专利案US8222190揭露一种添加石墨烯的润滑油，依据实施例所述，将润滑油当中添加5wt%的石墨烯，相对于添加相同量的奈米石墨颗粒或奈米碳管，可使润滑油的磨擦系数下降一半以上。然而，正因为石墨烯易于团聚，因此该方法需添加至5wt%才能够显现效果。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种含有奈米石墨片的润滑油。本发明含有奈米石墨片的润滑油包含润滑油脂以及多个奈米石墨片，该奈米石墨片充分分散于润滑油脂中，占整体重量比为0.0001wt%至10wt%，且其中各该奈米石墨片的长度或宽度在1um至100um，而其厚度在10nm至100nm。奈米石墨片包含N个相互堆叠的石墨烯层以及至少一表面改质层，表面改质层设置于该相互堆叠的石墨烯层的最上及/或最下的表面，其中N为30至300，而使得奈米石墨片的平面横向尺寸与厚度的比值在10至10000的区间。

表面改质层至少包含表面改质剂，表面改质剂可以为偶合剂、脂肪酸及树脂的至少其中之一。表面改质剂的化学特征是包括至少二官能基，分别位于表面改质剂的二端，该至少二官能基的一官能基与奈米石墨片表面残余的有机官能基产生化学键结，该至少二官能基的另一官能基形成奈米石墨片的表面特性，从而改变奈米石墨片的表面特性，使奈米石墨片于润滑油脂中均匀分散。

本发明利用物理性质介于单层石墨烯与天然石墨之间的奈米石墨片，添加于润滑油脂中，由于奈米石墨片经由表面改质，且其本身的聚集效应也不像石墨烯容易聚集，避免了凡德瓦尔力的影响，而能使得奈米石墨片能充分分散于润滑油脂中，同时藉由类似石墨烯的奈米特性，达到良好的导热效果。

附图说明

图1是本发明含有奈米石墨片的润滑油的示意图；

图2是图1中奈米石墨片的放大侧视图；

图3(a)为显示实例制程的中间产物奈米石墨片结构的SEM照片；

图3(b)为显示天然石墨片结构的SEM照片；

图4为实例制程的中间产物奈米石墨片结构的TEM照片；

图5为显示实例制程的中间产物奈米石墨片结构与天然石墨的X射线绕射分析对照结果；

图6为本发明奈米石墨片的红外线吸收图谱。

其中，附图标记说明如下：

1 奈米石墨片的润滑油

10 润滑油脂

20 奈米石墨片

21 石墨烯层

23 表面改质层

具体实施方式

以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。