[发明专利]一种改性石墨烯润滑油及其制备方法

说明书

一种改性石墨烯润滑油，组分包括硅酸盐/石墨烯复合物、分散剂、改性剂和基础油；制备过程中，将石墨烯球与硅酸盐复合，得到硅酸盐/氧化石墨烯复合物；将硅酸盐/氧化石墨烯复合物和改性剂加入溶剂，冷凝回流，得到改性硅酸盐/石墨烯复合物；再将改性硅酸盐/石墨烯复合物、分散剂、抗氧化剂按配比分步加入基础油中，磁力搅拌，超声分散，得到减摩性能好的改性石墨烯润滑油。本发明中通过在基础油中加入改性硅酸盐/褶皱石墨烯，降低了石墨烯的团聚堆叠，同时硅酸盐的加入可以进一步减小褶皱石墨烯的微观尺寸，附着于褶皱石墨烯表面的纳米粒子还可以发挥滚动摩擦的作用，有效地提升其减摩性能。

技术领域

本发明属于润滑油技术领域，具体涉及一种减摩性能好的改性石墨烯润滑油及其制备方法。

背景技术

摩擦普遍存在于人类的生产和生活中，凡有摩擦的地方必然伴随着摩擦面的磨损。据统计约有70％的设备损坏是由于各种形式的磨损而引起的，而润滑是减小磨损、降低摩擦最有效的方法之一。纳米材料具有油膜强度高，对机械磨损部位具有很好的修复性等优点，进入润滑领域后很快就取代了传统添加剂。其中石墨烯是最理想的二维纳米材料，而且也是已发现的最轻、最薄、强度最大的材料，具有优异的自润滑性、力学性和热稳定性而被广泛用作润滑油添加剂。但石墨烯片层间π-π键作用力较强，易团聚，难以稳定分散在油介质中，限制了其有效利用。一种可行的方法就是将石墨烯纳米片卷曲褶皱形成褶皱石墨烯球。与片状石墨烯相比，褶皱石墨烯球使石墨烯由原来的面接触变成点接触，减少了接触面积的同时减弱了微粒间的范德华力，从而达到抑制石墨烯团聚的目的(Xuan D，AndrewR，Koltonowa，et al.Self-dispersed crumpled graphene balls in oil for frictionand wear reduction[J].PNAS，2015，Early Edition：1-6.)。

发明人研究发现，虽然将石墨烯片层卷曲褶皱形成的褶皱石墨烯球可以解决石墨烯的团聚问题，但是普通的喷雾干燥方法制备的褶皱石墨烯球的粒径较大，通常在10～15μm之间，抗压能力较小，减摩性能未有显著提升，而石墨烯作为一种润滑油添加剂必须同时实现抗团聚与减摩效果(张姗姗，赵建国，张进，邢宝岩，钱瑞，曹宇，杨晓峰，王宝俊.褶皱石墨烯球对润滑油摩擦性能的影响[J].化工学报.2018，69(10)：4479-4485.)。因此如何有效的提高褶皱石墨烯的减摩性以及抗团聚性对其成为一种性能优异的润滑油添加剂变得尤为重要。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种改性石墨烯润滑油及其制备方法，使其具有较高的减摩性和抗团聚性。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种改性石墨烯润滑油及其制备方法。

一种改性石墨烯润滑油，按重量计包括如下组分：硅酸盐/石墨烯复合物0.001～2份、分散剂0.5～2份、改性剂0.05～2份和基础油100份。

所述硅酸盐/石墨烯复合物包括硅酸铝/石墨烯、硅酸铁/石墨烯、硅酸钙/石墨烯、硅酸镁/石墨烯、硅酸铝/硅酸铁/石墨烯、硅酸铝/硅酸钙/石墨烯、硅酸铝/硅酸镁/石墨烯、硅酸铁/硅酸钙/石墨烯、硅酸铁/硅酸镁/石墨烯、硅酸钙/硅酸镁/石墨烯中的任意一种。

优选的，所述硅酸盐/石墨烯复合物中的石墨烯为褶皱石墨烯球。

所述分散剂为油酸、硬脂酸、span-60、span-80和脂肪酸胺盐中的一种或多种。

所述改性剂为油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸、十二烷二酸、十六烷基三甲氧基硅烷、十八胺中的任意一种或多种。

一种减摩性能好的改性石墨烯润滑油制备方法，包括如下步骤：

(1)将褶皱氧化石墨烯球与硅酸盐按照不同质量比依次加入到蒸馏水中，磁力搅拌使其混合均匀，然后在一定温度下进行一段时间的超声剥离复合，冷冻干燥，得到硅酸盐/氧化石墨烯复合物；