[发明专利]一种无溶剂碳纳米管类流体的应用

说明书

本发明涉及一种无溶剂碳纳米管类流体的应用，该无溶剂碳纳米管类流体是指以碳纳米管作为纳米内核，经超声处理、硅烷偶联剂和端氨基嵌段共聚物接枝来获得的，其应用在润滑剂或作为添加剂的基础油中，且在所述基础油的添加量为0.01wt%~10wt%。本发明将碳纳米管类流体作为润滑剂和多种基础油的添加剂均表现出显著的润滑特性，能够促进吸附膜和高性能摩擦膜的形成，有效增强体系摩擦学性能。

技术领域

本发明涉及润滑剂技术领域，尤其涉及一种无溶剂碳纳米管类流体的应用。

背景技术

摩擦磨损是自然界普遍存在的现象，全球每年因摩擦磨损造成的世界一次能源消耗占总能源的1/3以上，是导致80%的机械设备失效的主要原因，摩擦磨损已成为制约工业发展的主要瓶颈。正确合理的使用润滑剂是控制摩擦、减缓磨损的有效措施，润滑剂能够有效减少机械表面的相互磨损、挤压和冲击，延长设备使用寿命，起到减摩抗磨、冷却、防腐、密封、绝缘和清洁的作用。但是，随着轨道交通和航空等高端装备领域的迅猛发展，相关机械设备不断向高速、重载、高精度、集成化、长寿命方向发展，相关运动机构的服役工况愈发苛刻，致使摩擦副经常处于混合润滑甚至边界润滑区间运转，对润滑剂的使用性能和可靠性提出了越来越高的要求。

润滑剂由基础油和添加剂组成，纳米材料因具有硬度大、易烧结、延展性高、比表面积大等特性，作为极压抗磨添加剂，能够显著改善油品的耐热性、减摩抗磨性能和承载能力，进而减少机械部件等的磨损。碳纳米管作为典型的纳米碳材料，结构与石墨相似，具有高韧性和优异的自润滑性能，作为添加剂可显著增强基础油的摩擦学性能。目前，虽然已有关于碳纳米管添加剂的专利报道（201610773707.5；200510031996；2007103085783），但是由于纳米碳材料的非油溶性，在范德华力作用下容易发生团聚，很难在润滑油中长期稳定地均匀分散，这极大地限制了其在润滑剂领域的应用推广。为了克服这一缺点，研究者利用物理化学方法对碳纳米管进行表面改性，以加强其表面亲油性，降低碳纳米管之间的团聚和缠绕倾向，以期提高其在有机溶剂和润滑油中的分散稳定性。表面修饰虽能在一定程度上改变碳纳米管的表面结构和状态，缓解其团聚，但目前的研究工作显示，任何经改性修饰的纳米材料在无溶剂存在下均呈现固体状态，这无法从根本上解决碳纳米管在基础油中的团聚问题。

无溶剂纳米类流体是一类特殊的离子液体改性纳米材料，在室温下无需借助其他任何溶剂便能表现出类似于液体的流动性，具有核-壳结构，其柔性长链壳层结构能够促使纳米类流体稳定悬浮在基础油中。通过改变纳米颗粒和壳层化合物的不同组合，纳米类流体理论上可被设计成具有任何纳米材料特殊性能的体系。虽然二氧化硅和石墨烯等纳米类流体作为润滑剂和基础油添加剂具有减摩抗磨特性（Journal of Materials ChemistryA, 2018, 6, 2817-2827; Applied Surface Science, 2019, 471, 482-493），但到目前尚没有关于碳纳米管类流体作为润滑剂和添加剂的公开报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无溶剂碳纳米管类流体的应用。

为解决上述问题，本发明所述的一种无溶剂碳纳米管类流体的应用，其特征在于：该无溶剂碳纳米管类流体是指以碳纳米管作为纳米内核，经超声处理、硅烷偶联剂和端氨基嵌段共聚物接枝来获得的，其应用在润滑剂或作为添加剂的基础油中，且在所述基础油的添加量为0.01wt%~10wt%。

所述无溶剂碳纳米管类流体的制备方法，包括以下步骤：

⑴将碳纳米管室温超声分散在混酸中，2h后经去离子水洗涤、离心、真空干燥，即得含氧基团功能化的氧化碳纳米管；所述碳纳米管与所述混酸的质量体积比为1：1~1：20；

⑵将所述氧化碳纳米管室温超声分散于去离子水中，2h后得到0.05~1 g/mL碳纳米管悬浮液；