[发明专利]一种改性碳纳米管离子液体层状液晶润滑剂及其制备方法

说明书

本案涉及一种改性碳纳米管离子液体层状液晶润滑剂及其制备方法，利用硬脂醇改性的碳纳米管，与离子液体层状液晶复合制备具有防爬性能的润滑剂。本发明在离子液体层状液晶中引入硬脂醇改性的碳纳米管，提高了碳纳米管的分散性及润滑性，同时一定程度上还解决了润滑剂使用过程中存在的爬行和泄露的问题；本发明制备的改性碳纳米管离子液体层状液晶润滑剂是半液半固态润滑剂，在减摩抗磨以及防爬性能上达到了较好的平衡，能够运用于滚珠、滚柱和轴承套圈等处的润滑。

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，具体地，本发明涉及一种改性碳纳米管离子液体层状液晶润滑剂及其制备方法。

背景技术

摩擦无处不在，世界上能源消耗中，大部分用于抵抗摩擦，因此减少摩擦，降低磨损是提高能源利用率的有效途径。使用润滑油和润滑脂是降低摩擦，减少磨损的常用方法。目前润滑方式主要有固体润滑和液体润滑。固体润滑相比于液体润滑存在摩擦阻力大、不能自修复等难以克服的缺陷，而液体润滑又由于微重力、真空等复杂环境因素，润滑液缺少回流补充的机制、存在一定的挥发性，且极易造成蠕爬流失。而蠕爬运动往往影响机床的加工精度和表面粗糙度，严重时甚至产生废品或发生故障。发生蠕爬运动的主要与滑动导轨面间静、动摩擦系数的差异以及静摩擦系数的大小有关，蠕爬运动的出现也与温度有关。

近年来，利用离子液体和层状液晶复合形成的半固体润滑剂具有低蒸汽压、不挥发性、不燃性和优良热稳定性等优点，在各种机械设备、空间环境以及微纳米机电系统中的研究取得了一定的试验结果，但使用过程中中的泄露与爬行等问题仍然没有得到有效解决。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明旨在通过引入碳纳米管与离子液体层状液晶复合，以期制备出具有防爬性能的半固体润滑剂。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种改性碳纳米管离子液体层状液晶润滑剂的制备方法，包括以下步骤：

S1:碳纳米管的改性：

1)将碳纳米管置于硫酸和硝酸的混合溶液中超声分散1h，随后在80℃水浴中回流4h，过滤，洗涤至滤液呈中性，烘干，研磨，得酸化碳纳米管；

2)将所述酸化碳纳米管置于SOCl₂中，超声处理0.5h，在DMF作用下，80℃搅拌回流2h，过滤、烘干，研磨，得酰氯化碳纳米管；

3)将所述酰氯化碳纳米管置于DMF和硬脂醇的混合溶液中，超声分散0.5h，在80℃下搅拌回流24h，过滤、洗涤、烘干后得到硬脂醇改性碳纳米管；

S2:将表面活性剂溶解在水中，然后加入所述硬脂醇改性碳纳米管，混合均匀，超声分散2h制得碳纳米管分散液；

S3:将表面活性剂、离子液体和所述碳纳米管分散液加入容器中，搅拌均匀，静置2-24h后制得碳纳米管层状液晶润滑剂。

优选地，所述制备方法中，其中，所述硫酸和硝酸的混合溶液，其溶液体积比为3:1。

优选地，所述制备方法中，其中，所述改性碳纳米管、表面活性剂和水的质量比为(0.05-0.1)：(0.1-1)：100。

优选地，所述制备方法中，其中，所述表面活性剂均选自Brij30、Tween-80、TritonX-100中的一种或多种。

优选地，所述制备方法中，其中，所述表面活性剂、离子液体和所述碳纳米管分散液质量比为(40-55):(7-12):(25-33)。

优选地，所述制备方法中，其中，所述离子液体为二丁基-1-(2-丙基苯并咪唑基)磷酸酯(BP304)。

一种采用如上任一项所述的制备方法制得的改性碳纳米管离子液体层状液晶润滑剂。