[发明专利]一种含有表面改性的碳纳米材料的润滑油及其制备方法

说明书

一种含有表面改性的碳纳米材料的润滑油及其制备方法，本发明涉及一种改性润滑油及其制备方法，特别涉及一种含石墨烯、碳纳米管和纳米碳纤维的润滑油及其制备方法。石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维分别通过表面包覆聚多巴胺和接枝长碳链烷烃获得相应的改性碳纳米材料，将改性的碳纳米材料、基础油、其他润滑油功能添加剂按比例混合获得一种含有表面改性的碳纳米材料的润滑油。本发明解决了稳定性、分散性问题，产生滚珠效应、支撑作用，进而产生的“固‑液”双功能润滑机制和稳定的多孔结构，显著改善润滑油的性能。

技术领域

本发明涉及一种改性润滑油及其制备方法，特别涉及一种含石墨烯和碳纳米管以及纳米碳纤维的润滑油及其制备方法。

背景技术

润滑油研究现状

尽管不断改善机油等的润滑性能，平均每辆汽车仍然有15%的燃料消耗在克服发动机和变速箱的摩擦阻力上。摩擦和磨损是发动机效率低的主要原因。摩擦同时缩短发动机的使用寿命并增加尾气中有害组分的排放量。润滑油一方面可以使发动机保持良好的工作状态，另一方面通过减少摩擦磨损延长发动机等运动部件的使用寿命，因而能助力汽车和船舶等的节能减排。此外，随着以机器人为标志的智能制造装备技术的不断提升，对高端润滑油的需求量也会持续增长。

在润滑油中引入新型添加剂，是提高润滑油性能的有效途径。在边界润滑条件下，降低摩擦的最有效途径是选择恰当的润滑油添加剂，即极压抗磨剂和摩擦改进剂。其中机械摩擦改进剂主要是非油溶性的、悬浮在油中的固体微粒，包括石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末、氮化硼等。固体润滑剂以高度分散的状态悬浮于润滑油中，主要通过防止金属面间的接触、减少摩擦界面的粗糙度、维持油膜等物理作用减少摩擦，在低温和高温下均有效果。

石墨烯具有二维结构，是迄今已知最薄的纳米材料，比表面积高达2630m²/g，具有突出的导热、导电和力学性能。这些特性使得石墨烯作为润滑油固体添加剂时，具有优异的润滑、耐磨、导热、抗氧化、耐腐蚀和稳定等优点，显著优于现有的其他润滑油抗磨添加剂。石墨烯的片层结构使得其极易于在运动部件的接触表面上形成一层均匀并且牢固附着的薄膜，从而减少部件的直接磨损，其良好的导热性能有助于防止摩擦界面局部热点的产生，从而延长润滑油的使用寿命。

．现有技术条件下，润滑油存在的问题。

含固体润滑添加剂微粒的润滑油已经在实际应用中取得了效果，但在这类润滑油的制备上还有许多技术问题需要深入研究。其中的问题主要有五个方面，

第一、固体润滑添加剂微粒在润滑油中均匀分散和长时间放置时悬浮稳定性问题。

如果石墨烯等固体添加剂不能充分的分散在润滑油中，而是以大量的团聚体存在于润滑油中，一方面容易在重力作用下发生沉降，另一方面其对润滑性能的提升作用显著下降。

第二、固体润滑添加剂在摩擦界面形成稳定固-液两相保护膜的问题。

由于摩擦发生在运动部件的接触界面上，如果石墨烯等固体添加剂不能很好的附着在摩擦界面，形成有效且稳定的润滑保护膜，则难以发挥其改善润滑油性能的作用。此外，固体添加剂形成的保护膜应该具有多孔性，可在其中吸附和保持液体润滑油，赋予保护膜固-液两相双润滑功能。添加固体润滑剂的另一个作用是填平材料表面摩擦产生的凹坑，平整摩擦表面，减少磨损，为此，需要固体润滑添加剂能在摩擦界面形成“滚珠效应”。

第三、在摩擦挤压条件下，保持保护膜形成多孔结构稳定性问题。