[發明專利]一種含有納米碳材料的潤滑脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201410648151.8
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN105647612B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 劉奕;陳秀勇;黃晶;賀小燕;龔永峰;侯文佳;李華
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C10M125/02
• 分類號: C10M125/02;C10M169/00;C10M177/00;C10N50/10;C10N30/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明公開了一種含有納米碳材料的潤滑脂，以具有芯部金剛石結構表面附著生長石墨烯的納米三維石墨烯顆粒為潤滑脂填料，通過與稠化劑、基礎油混合，所述潤滑脂中納米三維石墨烯顆粒含量在2～30wt％，納米三維石墨烯顆粒尺寸2～50nm，具有芯部超硬抗磨損，表面石墨烯層潤滑的特征，表面石墨烯層數1～10層，且層數可控，所制得的潤滑脂產品具有減磨、抗磨損的雙重功效。此外，本發明制備納米碳材料潤滑脂的設備及工藝簡單、易控，其所需原料國內豐富，成本較低，適合工業化生產，有望產生極大的社會經濟效益。

技術領域

本發明涉及潤滑技術領域，尤其涉及一種含有納米碳材料的潤滑脂及其制備方法。

背景技術

在現階段工業生產滿負荷運轉，機械制造、礦山冶金、化工、醫藥、食品等行業直接關系著國民經濟的發展，機器設備零件摩擦磨損消耗大量的能源和資源，據報道，全球三分之一的能源消耗于摩擦。且各種機械零件因摩擦磨損而失效的數量約占全部失效零件的80％以上。為了延長零件的使用壽命,除了對材料本身的處理之外,采用潤滑的方式是世界范圍內通用的做法。如何保證機械的正常運轉，降低設備的維護成本就成了關鍵問題。潤滑脂廣泛應用在潤滑領域，目前中國已經成為世界潤滑脂生產和消費大國，2008年潤滑脂產量占全世界潤滑脂總產量的27％，居世界首位。

但是普通潤滑脂不能長時間在高溫、高壓、高速、有腐蝕的復雜環境下工作。

石墨烯(graphene)是由碳原子緊密排列的單層二維(2D)碳材料，由于具有極好的電學、光學、機械、生物等性能，近年來石墨烯備受關注。目前，宏觀三維(3D)石墨烯主要是整合2D石墨烯構建形成特定3D結構的石墨烯組裝體，進而拓展石墨烯從二維空間到三維空間的宏觀性能。3D結構可以賦予石墨烯組裝體獨特的性質，如強韌性，多孔性，高比表面積等優異性能等，因此3D石墨烯及其復合材料在催化反應，儲氫，環境修復，傳感器，構筑超級電容器，柔性/可伸縮導電材料等方面有突出的應用。近年來國內外對3D石墨烯材料的制備及應用研究十分活躍。

目前，并沒有報道納米金剛石芯表面附著生長三維石墨烯顆粒，并利用其芯部超硬耐磨損，表面三維石墨烯潤滑的特征，將納米三維石墨烯顆粒用于潤滑脂的生產中。

發明內容

本發明提供了一種含有納米碳材料潤滑脂的產品，以單顆粒金剛石表面附著生長三維石墨烯為潤滑劑和填充劑，具有減磨、抗磨損的雙重功效。

一種含有納米碳材料的潤滑脂，包含2～30wt％的納米三維石墨烯顆粒。

按質量百分比計，所述潤滑脂的原料組成為：

含有納米碳材料的潤滑脂可作為一種產品，同時所述納米碳材料成分可單獨作為任何一種潤滑脂(油)添加劑。

作為優選，所述的納米三維石墨烯顆粒為單顆粒金剛石表面附著生長三維石墨烯，粒徑為2～50nm，表面石墨烯層數為1～10層。

所述的單顆粒金剛石表面附著生長三維石墨烯以金剛石為芯，在金剛石表面生長層狀的三維石墨烯顆粒，其制備原理為利用負氧炸藥爆炸法利用含碳炸藥(三硝基甲苯TNT與黑索金RDX、奧克托金HMX、無氧炸藥BTF至少一種相混合，其中TNT占30～60％)，在惰性介質密閉容器中爆炸產生的瞬時高溫高壓，使得類氣態自由碳過飽和凝聚成碳液滴再結晶成納米金剛石，然后經過化學及光熱處理工藝表面生長三維石墨烯層。

納米碳材料潤滑脂中納米三維石墨烯顆粒作為潤滑脂的優良潤滑劑和填充劑(填料)。球形的單顆粒金剛石表面附著生長三維石墨烯可在摩擦副之間形成滾珠效應，芯部金剛石結構具有超高硬度，具有優異耐磨性；金剛石表面附著的三維石墨烯可吸附在摩擦副表面凹坑或已磨損處，形成一層潤滑膜(石墨晶體膜)，起到減少摩擦及自修復作用，同時具有良好的導熱、散熱性。且該單顆粒金剛石表面附著生長三維石墨烯的熔點高，不易產生炭和金屬材料的咬焊現象。