[发明专利]噻二唑衍生物改性石墨烯及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种噻二唑衍生物改性石墨烯，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的结构如下式1或式2所示：式1式2式1中，R₁为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1‑30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物；R₂为NH或S；式2中，R₃为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1‑30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物。

技术领域

本发明属于化学添加剂技术领域，尤其涉及一种噻二唑衍生物改性石墨烯及其制备方法和应用。

背景技术

为了改善润滑脂的润滑性能以延长设备寿命，需向其中加入一定量的极压抗磨剂，在摩擦表面形成保护膜(吸附或反应膜)，从而阻止金属间的直接接触，减小摩擦表面之间的摩擦阻力，防止材料的磨损和擦伤。

在涂层领域，人们对腐蚀的要求越来越高，同时还要兼顾一些其他性能，如抗磨、高强度、高硬度等，而目前的涂料很难在高耐蚀的情况下兼顾这些性能；对于一些极易腐蚀的基材，如烧结NdFeB磁体，现有成熟的涂料其耐蚀性不能让人满意，且抗磨性能差。

石墨烯作为层状纳米粒子添加剂，优异的润滑、机械强度性能，以及片层结构对腐蚀介质的屏蔽作用、阻碍渗透等，使得石墨烯显著提高润滑油脂和涂层的性能；但粒子粒径比较小，粒子之间的引力作用容易使纳米粒子发生团聚，分散稳定性差，会对产品的性能产生影响。特别是以石墨烯作为润滑脂、涂料的添加剂使用时，会存在极压抗磨和防腐蚀性能的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种噻二唑衍生物改性石墨烯及其制备方法和应用，旨在解决以石墨烯作为润滑脂、涂料的添加剂使用时，存在极压抗磨和防腐蚀性能不足的问题。

本发明是这样实现的，一种噻二唑衍生物改性石墨烯，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的结构如下式1或式2所示：

式1中，R₁为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物；R₂为NH或S；

式2中，R₃为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物。

相应的，一种式1所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯和酰化剂混合，加入介质X中分散得到混合液，将所述混合液在65-75℃温度下回流反应10～30h，过滤、烘干，制备酰氯化氧化石墨烯；

将所述酰氯化氧化石墨烯与噻二唑衍生物分散到介质Y中，80-90℃条件下反应20～50h，制备噻二唑衍生物改性石墨烯。

一种式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯分散到介质Z中，超声分散后离心处理，取上清液，将所述上清液和噻二唑衍生物混合，惰性气氛下于65-75℃加热20～40h，得到分散均匀的噻二唑改性氧化石墨烯溶液；

冷却至室温后，调整所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液的PH值为8～10；随后将硼氢化钠加入所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液中，惰性气氛下于80-90℃磁力搅拌0.5～2h，经纯化处理，得到噻二唑衍生物改性石墨烯。

以及，一种润滑脂，所述润滑脂含有上述的噻二唑衍生物改性石墨烯。

一种涂料，所述涂料含有上述的噻二唑衍生物改性石墨烯。

本发明提供的噻二唑衍生物改性石墨烯，采用1,3,4-噻二唑2,5位取代衍生物对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性，将噻二唑衍生物上的氨基或巯基与氧化石墨烯的环氧基和/或羧基进行接枝，使得石墨烯与噻二唑衍生物桥接在一起，具有以下优点：