[发明专利]一种润滑油添加剂、添加其的润滑油、制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种润滑油添加剂，所述添加剂包括经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质。本发明提供了一种润滑油添加剂，采用TEMPO类催化剂催化氧化石墨烯类物质，在石墨烯类物质中加大了含氧基团(如羟基、羧基等)的含量，增加了石墨烯类物质的亲水性，然后将均匀分散有所述改性石墨烯以分散液的形式加入基底油中，进行乳化，实现改性石墨烯通过微乳化的相转移，转移至基底油中，得到石墨烯改性的润滑油，方法简单、高效，可行性好，并且在满足润滑油基础品质的同时，也提高了其润滑效果。

技术领域

本发明属于润滑油技术领域，涉及一种润滑油添加剂、添加其的润滑油、制备方法和用途。

背景技术

在现阶段工业生产满负荷运转，机械制造、矿山冶金、化工、医药、食品等行业直接关系着国民经济的发展，机器设备零件摩擦磨损消耗大量的能源和资源，据报道，全球三分之一的能源消耗于摩擦，且各种机械零件因摩擦磨损而失效的数量约占全部失效零件的80％以上。为了延长零件的使用寿命，除了对材料本身的处理之外，采用润滑的方式是世界范围内通用的做法。如何保证机械的正常运转，降低设备的维护成本就成了关键问题。

润滑油作为一种重要的且使用广泛的石油制品，在现代工业中是不可或缺的。为了最大程度上增加润滑油的抗磨减摩性能，往往在润滑油中加入一定量的添加剂，但传统的硫、磷和氯型抗磨添加剂通常会腐蚀摩擦副材料以及产生废气污染环境。因此，寻找一种新型环保高效的添加剂具有十分重要的意义。

近年来，随着纳米科技的发展，纳米材料作为润滑油添加剂的研究日益广泛，CN1632081公开了一种纳米碳材润滑添加剂，将纳米碳材料作为润滑油添加剂，显著提高了润滑油的抗磨性能。

石墨烯作为一种新型纳米碳材料具有许多其他材料无可比拟的优势，如具有良好的力学性能、高的热导率等，特殊的二维片层结构有利于减小摩擦，因此石墨烯是一种理想的润滑油添加剂。将石墨烯与纳米金刚石复配将充分发挥二者的优势，最大程度上提高润滑油的抗磨性能。但石墨烯和纳米金刚石等纳米材料由于具有较高的表面势能极易产生团聚，从而造成了其在润滑油中的分散性不佳，易产生分层和沉淀，最终影响润滑油的性能。

如何解决石墨烯和纳米金刚石在润滑油中的分散性是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种润滑油添加剂，所述添加剂包括经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质。

对于石墨烯类物质，其直接分散在润滑油或基础油中存在诸如团聚、分散不均等缺陷，实现均匀分散比较困难，本发明通过TEMPO类催化剂将石墨烯类物质进行改性，并将改性后的石墨烯类物质作为润滑油添加剂，TEMPO类催化剂改性石墨烯类物质一方面通过TEMPO类催化剂可以插入团聚体中使其发生溶胀，使团聚体相互分开，有利于趋向分散，若再加外力研磨或者震荡更有利于其分散开；另一方面由于石墨烯类物质中可能含有一定量的羟基或者以其他基团存在的氧元素，尤其是氧化石墨烯或者生物质石墨烯，通过TEMPO催化氧化体系将石墨烯类物质上面的含氧官能团(尤其是羟基)氧化，使得石墨烯类物质之间相互撑开，并且进一步的将已团聚的石墨烯层分散开，进而逐步氧化，这样一方面提高石墨烯物质表面的化学活性，另一方面提高了石墨烯类物质在大部分溶剂(水、醇、酮)中的分散度。本发明提供的润滑油添加剂加入至基底油中，能够减少石墨烯类物质的团聚，促进石墨烯类物质在基底油中的均匀分散。

TEMPO类催化剂包括TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物)以及TEMPO衍生物。本发明对TEMPO类催化剂不做具体限定，只要包括N-氧自由基的催化剂均可用于本发明。

优选地，所述TEMPO类催化剂包括2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧基、2-氮杂金刚烷-N-氧基、1-甲基-2-氮杂金刚烷-N-氧基、1，3-二甲基-2-氮杂金刚烷-N-氧基、4-羟基TEMPO衍生物中的任意1种或至少2种的组合。