[发明专利]可回收利用的碳量子点纳米润滑油添加剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可回收利用的碳量子点纳米润滑油添加剂及其制备方法，属于润滑材料技术领域。可回收利用的碳量子点纳米润滑油添加剂的结构如式I所示：为碳量子点，R为含氧基团，M为含有胺基的碳链。本发明的碳量子点纳米润滑添加剂具有独特的CO₂响应性，凭借其CO₂响应性，可实现对使用后PAO润滑油中碳量子点纳米润滑添加剂的回收和循环利用。在多次回收利用后，其摩擦学性能仍未见较为显著的削弱，展现出良好的应用前景。本发明的制备和功能化一步完成，制得的具有CO₂响应性的碳量子点粒径小，尺寸分布均一，而且制备工艺简单，易于操作，有利于大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种可回收利用的碳量子点纳米润滑油添加剂及其制备方法，属于润滑材料技术领域。

背景技术

据报道，地球总能量的三分之一以摩擦的形式被消耗掉。另外，55～60％的机械设备损伤是由润滑不良和磨损所造成的，我国每年仅因摩擦磨损造成的经济损失就高达600亿元。作为摩擦磨损的天敌，润滑应运而生并在生活、生产乃至航空航天中无处不在。随着人类社会的进步，机械设备对基础润滑油的性能要求越发苛刻，而润滑添加剂是赋予、提升润滑油润滑性能进而获得高级润滑油的精髓。近年来，为了生态环境的可持续发展，化学极压抗磨添加剂因含有硫、磷、氯、铅等对环境有害的元素正逐渐淡出人们的视线。与此同时，高效、绿色环保型纳米润滑添加剂已成为基础润滑油研究的前沿领域。碳纳米材料不仅自身具有良好的润滑性能，而且绿色无毒、化学稳定，从而成为环保型纳米润滑添加剂的典型代表。其中，纳米石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和洋葱型纳米碳都曾作为纳米润滑添加剂被广泛研究。

碳量子点是本世纪初被发现并成功制备的新型零维碳纳米材料，除具备碳纳米材料的固有优点外，碳量子点尺寸小(﹤10nm)而均匀，制备与表面功能化可一步完成，尺寸和表面功能基团展现出极佳的可设计性。表面功能基团的可设计性，可以实现碳量子点在不同润滑油中的分散与稳定，进而实现添加剂与润滑油之间良好的配伍性。由此可见，碳量子点具备成为高效润滑添加剂的诸多特质，在纳米添加剂领域的应用潜力巨大，目前碳量子点基润滑添加剂正逐渐成为摩擦学领域的又一个研究热点。研究表明，碳量子点作为纳米润滑添加剂能够大幅提升基础油的润滑性能，但与其它纳米润滑添加剂一样，使用后难以回收。因此，碳量子点纳米润滑添加剂的回收、循环利用技术仍是制约其发展的一个关键因素，发展碳量子点纳米润滑添加剂回收、循环利用技术能够有效降低机械润滑成本、节约能源、保护环境，并拓展其使用范围，提升其应用前景。然而，令人遗憾的是，与此相关的研究仍未见报道。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种可回收利用的碳量子点纳米润滑油添加剂。

为解决本发明的第一个技术问题，本发明所述的可回收利用的碳量子点纳米润滑油添加剂的结构如式I所示：

·为碳量子点，R为含氧基团，M为含有胺基的碳链；

R优选为羟基、羧基、羰基、环氧基中的一种或几种；

M优选为—CHCH₃(CH₂)₃N(CH₂CH₃)₂，—(CH₂)₃N(CH₂CH₂CH₂CH₃)₂，—(CH₂)₂N[CH(CH₃)₂]₂，

优选所述添加剂的平均粒径1～20nm。

在一种具体的实施方式中，所述添加剂的制备方法包括如下步骤：

a.将碳源与具有CO₂响应性的胺、反应介质混合均匀，得混合物；