[发明专利]亲油性小片径石墨烯的连续规模化制备方法、亲油性小片径石墨烯及应用、润滑油

说明书

本发明属于润滑技术领域，涉及一种亲油性小片径石墨烯的连续规模化制备方法、亲油性小片径石墨烯及应用、润滑油。本发明的制备方法包括以下步骤：(a)将氧化石墨烯还原得到还原石墨烯；(b)将包含还原石墨烯、溶剂、纳米碳材料和亲油改性剂的石墨烯分散液进行剥离/细化处理；(c)剥离/细化处理完成后，进行亲油改性处理；步骤(c)完成后返回至步骤(b)，重复循环步骤(b)和步骤(c)，以使循环操作达到预定的循环次数，得到亲油性小片径石墨烯。本发明工艺简单，绿色环保，易于规模放大，产品批次稳定性好，并且制得的小片径石墨烯在润滑油脂中具有优异的分散性、稳定性、润滑性以及节油性能，因而可广泛应用于润滑油脂领域。

技术领域

本发明属于润滑技术领域，具体而言，涉及一种亲油性小片径石墨烯的连续规模化制备方法、亲油性小片径石墨烯及应用、润滑油。

背景技术

石墨烯由于其独特的结构赋予了其卓越的物理化学性能，如优异的机械性能、导热性能、电学性能，超高的电子迁移率，超大的比表面积等，使其在能源、电子材料、生物医学、聚合物复合材料、环境保护等诸多领域受到广泛关注。

近年来，大量地制备高质量、高分散的石墨烯吸引了众多目光，关于石墨烯的制备及其改性研究的相关报道也日益增多。为了满足不同方面的需求，对石墨烯的制备也提出了更高的要求，例如在尺寸与厚度大小的控制上，在亲油或导电等性能的改进上。目前制得的石墨烯尺寸大多在微米级别，片径分布较宽大，如何高效、经济的制备小片径石墨烯仍然是个难题。此外，在润滑油添加剂方面，纳米材料作为润滑油添加剂，其摩擦磨损特性和润滑机理已经得到了深入的研究；然而，小片径石墨烯作为一种本身具有良好润滑性能的纳米材料，因其在油中分散性较差，容易出现分层和沉淀现象，不能充分发挥石墨烯的效能，导致石墨烯基础材料的实际应用被大大限制。因此，如何高效改性或修饰石墨烯，改善其的尺寸以及在油中的分散稳定性，并进一步使其能够应用在实际生产中，成为石墨烯应用研究的热点。

目前，在现有的润滑用小片径石墨烯及其制备方法中，所采用的氧化石墨烯一般为5000目和8000目的鳞片石墨，通过改进Hummers的低温－中温－高温的插层剥离氧化法进行制备小片径氧化石墨烯，通过化学还原或高温还原进行制备小片径还原石墨烯，最后对还原石墨烯进行亲油改性或油溶改性制备得到润滑用小片径石墨烯。

然而，现有的工艺生产的石墨烯虽然片径较小，具有一定的亲油性，但该工艺较为复杂，成本较高，产品质量及批次稳定性较差，石墨烯的结构缺陷较多且其在基础油中的分散性以及稳定性有待进一步提高。如，石墨烯在润滑油中分散后，长时间静置会出现明显的两相分离，并没有真正意义上实现石墨烯的亲油或油溶。另外，为了降低亲油或油溶改性成本，大规模工业应用中，通常采用添加分散剂的方式，使石墨烯能够均匀并稳定的分散在润滑油中。虽然工艺简单，降低了成本，但同样存在隐患，如石墨烯在润滑油中分散后，其在低温或高温使用中，产生严重的团聚体，最后导致其润滑性能和节油性能降低，甚至加速磨损和增加能耗。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种亲油性小片径石墨烯的连续规模化制备方法，工艺简单，绿色环保，易于规模放大，产品批次稳定性好，并且制得的小片径石墨烯在润滑油脂中具有优异的分散性、稳定性、润滑性以及节油性能，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种亲油性小片径石墨烯，该小片径石墨烯亲油性好，在润滑油脂中具有优异的分散性、稳定性、润滑性以及节油性能，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第三目的在于提供一种上亲油性小片径石墨烯的连续规模化制备方法或亲油性小片径石墨烯在润滑油领域中的应用。

本发明的第四目的在于提供一种润滑油，该润滑油包含上述亲油性小片径石墨烯，因而至少具有与上述亲油性小片径石墨烯相同的优势。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：