[发明专利]微波水热制备石墨烯/二硫化钼/离子液体润滑油添加剂的方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯/二硫化钼复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将石墨烯分散于水中，再加入钼源和硫源混合均匀，然后进行微波反应，反应结束后自然冷却至室温；(2)将步骤(1)得到的产物洗涤后烘干，得到石墨烯/二硫化钼复合材料。本发明还涉及一种制备石墨烯/二硫化钼/离子液体添加剂的方法，将微波水热法制成的石墨烯/二硫化钼复合材料与离子液体混合球磨，制得石墨烯/二硫化钼/离子液体添加剂。本发明的制备操作简便且绿色环保，生产效率高，得到的添加剂可用于润滑油，具有分散性高且稳定、减摩、抗磨性能良好的优点。

技术领域

本发明涉及润滑材料技术领域，特别是涉及微波水热制备石墨烯/二硫化钼离子液体润滑油添加剂的方法。

背景技术

摩擦、磨损是生产生活中遇到的严重问题之一，摩擦和磨损会损耗大量的能源，使机械传动部件磨损失效，降低使用寿命。随着现代工业的发展以及机械制造技术的日益提高，出现了大量高速、重载的工作状态，从而对润滑油的高温承载能力以及减摩抗磨性能提出更高的要求。润滑油添加剂对于改善润滑油性能至关重要。目前的润滑油市场中，传统润滑油依然占据主导地位，但由于其润滑能力有限以及传统润滑油中添加的含硫、磷、氯等元素的添加剂对环境造成严重污染，无法满足现今的工作需求。因此，新型润滑油添加剂的研究受到国内外众多学者的广泛关注，而其中纳米材料作为润滑油添加剂的研究逐渐成为当前研究的热点之一。

纳米润滑油添加剂集抗极压性、抗磨性、润滑性优点于一体，并且可以很好的适应高负荷、低转速的条件，纳米材料添加剂可以使摩擦后期摩擦因数降低，这是常规载荷添加剂不能解决的难题。其中，石墨烯拥有独特的二维纳米层状结构，力学强度很高并且导热能力强等优点，被认为是一种优异的减摩抗磨添加剂。石墨烯是一种低表面能的二维光滑纳米材料，通常能代替固体薄膜用于减少各种表面的附着力和摩擦力，而且石墨烯的超强机械强度也可抑制材料磨损，其可以在摩擦界面形成摩擦吸附膜和对偶转移膜，能够防止摩擦对偶表面的直接接触，从而使润滑剂的承载能力提升、摩擦副的抗磨性能更优。在石墨烯纳米粒子添加剂的最初研究阶段大部分都是单一石墨烯种类的添加物，虽然提高了润滑油的性能，但是还没有完全发挥出石墨烯的所有优势。近年来，复合纳米粒子添加剂的研究成为新的热点，复配纳米粒子指的是将两种或两种以上的纳米粒子稳定的均匀分散于润滑油中，利用不同粒子各有的特性和作用机理，能够显著提高润滑油的性能。大量研究表明，石墨烯是一个很好的纳米粒子载体，而且所制备的石墨烯基纳米复合材料通常表现出比纯石墨烯更好的润滑性能。此外，石墨烯和类石墨烯的层状金属硫化物所制备的纳米复合材料表现出惊人的物理和化学性能，这可能是由于两者结构的相容性和协同作用，因此对复配纳米粒子的研究具有重要意义。而且，在石墨烯表面负载纳米粒子不仅可以有效抑制(氧化)石墨烯团聚，而且纳米粒子修饰的石墨烯既能保持石墨烯和纳米粒子的原有性能，又能产生良好的协同效应。与氧化石墨烯类似，二硫化钼纳米片是典型的层状化合物，具有化学性能极其稳定、耐碱、耐酸、耐高温等优点，是潜在的新型润滑材料。Berman等总结了常见的几种微纳米材料作为固体润滑剂的摩擦性能，石墨烯和二硫化钼在湿润条件下都表现出较优异的耐磨性能。

现有技术中，传统水热法将石墨烯与纳米二硫化钼复合，存在反应时间久、产率低等缺点，反应时间长，往往需要反应20h以上；专利CN201510155973.7公开了一种石墨烯-类富勒烯二硫化钼复合润滑油添加剂及其制备方法，将氧化石墨烯接枝改性并还原后，与经过聚苯乙烯包覆的类富勒烯纳米二硫化钼颗粒繁盛聚合反应，形成石墨烯-类富勒烯二硫化钼复合纳米颗粒，虽然该复合材料可以提高其在润滑油中的分散稳定性，不过该方法操作复杂，不利于工业化，且使用的还原剂水合肼有毒，具有强腐蚀性，污染环境。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明利用微波水热法制备石墨烯/二硫化钼复合材料，使制备操作更加简便和绿色环保，本发明还将制得的石墨烯/二硫化钼复合材料与离子液体复合，以提供一种在润滑油中分散性高且稳定、减摩、抗磨性能良好的石墨烯/二硫化钼/离子液体添加剂。

本发明第一方面提供了一种石墨烯/二硫化钼复合材料的制备方法，包括如下步骤：