[发明专利]石墨烯/IF‑WS2复合改性润滑油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于润滑油技术领域，涉及一种石墨烯/IF-WS₂复合改性润滑油及其制备方法。

背景技术

材料表面与界面的摩擦会损耗大量的机械能，而磨损则是机械零件失效的一个重要原因。每年由于摩擦造成机械零件失效的经济损失占世界1/3的一次性能源。如何减少摩擦磨损造成的经济损失是一个重大社会经济效益的课题。

在机械运动过程中，润滑油起到降低摩擦、减小磨损、冷却降温、防止腐蚀、绝缘、清洗、密封的作用，是机械运转的血液。而润滑油添加剂是润滑油的关键部分，可以弥补基础油的不足，极大改善润滑油的性能。随着纳米技术的发展，将纳米粒子经过表面修饰用于润滑油添加剂。研究发现，添加纳米粒子润滑油的极压性能有了很大的提高，而且还可以明显的降低摩擦系数。

石墨烯作为润滑剂代替传统的润滑剂，是利用固体物化性质受温度、压力变化影响较小的特点，将石墨烯添加到润滑油中，发挥其纳米材料特有的物化性能，在润滑油中起到承压骨架的作用，石墨烯可部分渗到摩擦金属表面，改变表面结构，使其硬度发生变化，提高抗氧化、抗腐蚀及抗磨性能。未渗入金属表面的石墨烯填充在摩擦表面的凹凸处，提高摩擦面的承载面积，以降低摩擦系数，提高承压能力。

自1993年R.Tenne等在Nature上面报道了无机类富勒烯二硫化钨(IF-WS₂)， IF-WS₂就以其优异的摩擦学性能和良好的化学稳定性在航空航天等高科技领域广泛应用。IF-WS₂纳米粒子作为固体润滑剂添加到基础润滑油中，能极大提高润滑油的抗磨减摩、抗极压性能。作为固体润滑油添加剂球状WS₂可以随着基础油进入到摩擦副之间，形成物理摩擦膜；其次，在摩擦副摩擦过程中，球形 WS₂纳米粒子被压平，形成一层薄膜；同时，一些小颗粒填充到凹坑、沟犁中，阻隔了摩擦表面的直接接触，从而起到抗磨减摩作用。片状多层的石墨烯和球形的无机类富勒烯二硫化钨本身都是优良的固体润滑油添加剂，广泛应用与摩擦学领域中。但是石墨烯在润滑油中容易团聚继而沉淀，而IF-WS₂的抗磨抗挤压性能不够，而且IF-WS₂使用寿命短，限制了其在润滑油中的应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有基础润滑油的诸多缺陷与不足，提供了一种石墨烯/IF-WS₂复合改性润滑油及其制备方法，将片状石墨烯与球形二硫化钨复合，制备纳米复合材料，不仅有效整合二者的在形貌上的优势，极大提高润滑油的抗磨减摩及极压性能，而且球形二硫化钨负载在石墨烯片层上面，减小了石墨烯片层间的范德华力，从而增加石墨烯复合材料在基础润滑油之间的分散性、稳定性。

本发明的一种石墨烯/IF-WS₂复合改性润滑油，其组分及重量百分数为：以润滑油总质量百分数为100％计，石墨烯基复合纳米粒子0.01-1％、表面活性剂 0.1-5％、抗泡剂0.001-0.05％、抗氧化剂0.5-1％，基础油余量。

进一步的，所述石墨烯基复合纳米粒子是由片状多层石墨烯与球形纳米 IF-WS₂复合制备而成，制备方法为高温煅烧法、水热法或化学沉积法。

进一步的，所述IF-WS₂与石墨烯的质量比为5-45:1。

进一步的，所述片状多层石墨烯是由机械剥离法、化学氧化法或CVD生长法制备的。

进一步的，所述的表面活性剂为失水山梨醇油酸酯类、油酸、斯潘-80，吐温-80、聚丙二醇、聚乙二醇的一种或几种。

进一步的，所述的抗氧化剂为烷基硫代氨基甲酸盐、有机硫盐、有机磷盐、硫代苯并三氮唑、二苯胺的一种或几种。

进一步的，所述的抗泡剂为有机硅聚合物或非有机硅聚合物。

进一步的，所述的基础油为柴油机机油、内燃机机油、齿轮油或系统油。

所述润滑油的制备方法步骤如下：先将石墨烯基复合纳米粒子加入到表面活性剂中，边搅拌边加入，超声至石墨烯基复合纳米粒子在表面活性剂中分散均匀得到混合液；然后将所述混合液与抗泡剂、抗氧剂缓慢加入到基础油中，边搅拌边加入，超声至添加剂在基础油中混合均匀，制得石墨烯/IF-WS₂复合改性润滑油。