[發明專利]含有石墨烯的潤滑油

無效

• 申請號: 201310070711.1
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104031716A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 吳以舜;謝承佑;林君孟;余陳欣
• 申請（專利權）人: 安炬科技股份有限公司
• 主分類號: C10M125/02
• 分類號: C10M125/02;C09C1/46;C09C3/08;C09C3/10;C09C3/12
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及一種潤滑油，尤指一種包含有石墨烯的潤滑油。

背景技術

單層石墨，又稱為石墨烯(graphene)，是一種由單層碳原子以石墨鍵(sp2)緊密堆積成二維蜂窩狀的晶格結構，因此僅有一個碳原子的厚度，石墨鍵為共價鍵與金屬鍵的復合鍵，可說是絕緣體與導電體的天作之合。2004年英國曼徹斯特大學Andre?Geim與Konstantin?Novoselov成功利用膠帶剝離石墨的方式，證實可得到單層的石墨烯，并獲得2010年的諾貝爾物理獎。

石墨烯是目前世界上最薄也是最堅硬的材料，導熱系數高于奈米碳管與金剛石，常溫下其電子遷移率亦比奈米碳管或硅晶體高，電阻率比銅或銀更低，是目前世界上電阻率最小的材料，這些獨特的電荷機械性質使得加入石墨烯的復合材料更多功能化，不但表現出優異的力學及電學性能，還具有優良的加工性能，為復合材料提供了更廣闊的應用領域。但是結構完整的石墨烯是由不含任何不穩定鍵的苯六元環組合而成的二維晶體，化學穩定性高，其表面呈惰性狀態，與其它介質(如溶劑等)相互作用較弱，且石墨烯的片與片之間存在較強的凡得瓦力，容易產生團聚，使其難溶于水以及其它常用的有機溶劑，更難與其它材料摻混形成復合材料，因而大大限制了石墨烯的進一步研究與應用，過去多以其它石墨類或碳類材料作為復合材料應用。

美國專利US201000204072將膨脹石墨經過微波膨脹等加工后再經過球磨控制粒徑，少量添加0.01wt%～2wt%在切削油或其它潤滑油，加強潤滑油在加工過程中因高溫而蒸發所損失的潤滑性。膨脹石墨為一蠕蟲狀材料，長度通常達數百微米的譜，較不適用于高精密的機械潤滑用途。

美國專利US20070158609以奈米碳管(CNT)與潤滑油與潤滑脂混合以增強潤滑性、導熱能力、黏度等性質，最佳添加量為0.1wt%～3wt%，但CNT有不易量化及單價高的問題，限制了其相關產品商業化的潛力。

美國專利US8349774B2以石墨及銀復合奈米粒子添加在潤滑油里加強其潤滑性質，最佳添加比例均個別為0.1vol%～1vol%，但Ag為一種貴金屬，成本上也將限制其商業化的應用。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種含有石墨烯的潤滑油，該含有石墨烯的潤滑油包含潤滑油脂以及多個改質石墨烯粉體，所述改質石墨烯粉體占重量比為0.001wt%至10wt%，均勻散布于該潤滑油脂中，且各該改質石墨烯粉體包含至少一表面改質層，該至少一表面改質層包括一表面改質劑，包括至少二官能基，分別位于該表面改質劑的二端，該至少二官能基的一官能基與該石墨烯粉體表面的有機官能基產生化學鍵結，該至少二官能基的一另一官能基形成該改質石墨烯粉體的表面特性，而該表面改質層可提供改質石墨烯粉體與潤滑油良好的親合性。

本發明含有石墨烯的潤滑油中表面改質劑占各該改質石墨烯粉體重量的重量百分比0.1-10.0wt%之間，且含有石墨烯的潤滑油具有以下的物理性質，改質石墨烯粉體的平面尺寸大于1um且厚度小于10nm，且所述改質石墨烯粉體的平面長度與厚度之比值大于100，該含有石墨烯的潤滑油使得操作對象的相互摩擦系數小于0.1，且該含有石墨烯的潤滑油的熱傳導系數大于0.2W/mK。

表面改質層的表面改質劑包含偶合劑、脂肪酸及樹脂的至少其中之一，該該偶合劑的結構為M_x(R)_y(R’)_z，其中M為一金屬元素，R為一親水性官能基，R’為一親油性官能基，其中0≦x≦6，1≦y≦20，且1≦z≦20，其中M選自鋁、鈦、鋯及硅的其中之一，R選自烷氧基、羰基、羧基、酰氧基、酰氨基、伸烷氧基及伸烷氧羧基的其中之一，而R’選自乙烯基、脂肪環氧烷基、苯乙烯基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、脂肪基胺基、氯丙烷基、脂肪基氫硫基、脂肪基硫離子基、異氰酸基、脂肪基尿素基、脂肪基羧基、脂肪基羥基、環己烷基、苯基、脂肪基甲酰基、乙酰基及苯甲酰基的其中之一。該脂肪酸選自硬脂酸及油酸的其中之一；該樹脂選自環氧樹脂、聚氨基甲酸乙脂樹脂、硅樹脂、酚樹脂及聚脂樹脂的其中之一。

進一步地，本發明含有石墨烯的潤滑油還包含至少一分散劑，該分散劑具有二端，該二端的其中之一端具有一長碳鏈及一苯基的至少其中之一，該二端的其中的另一端具有一磺酸根官能基、一膽酸根官能基及一羧基的至少其中之一。