[發明專利]基于石墨烯的片狀發動機油添加劑及制備方法

在審

• 申請號: 201610068562.9
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN107022399A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 閆立群
• 申請（專利權）人: 閆立群
• 主分類號: C10M141/12
• 分類號: C10M141/12;C10M163/00;C10M125/02;C10N30/06;C10N40/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及發動機油領域，具體涉及一種基于石墨烯的片狀機油添加劑，其能夠顯著提高和改進發動機油的性能，進而能夠降低燃油消耗和尾氣排放。

背景技術

眾所周知，汽車發動機運動的零部件之間均存在摩擦損耗，這也是造成汽車發動機報廢的主要原因，為此人們采用包括液體油潤滑和固體潤滑等多種方式減少摩擦損耗。但磨損仍然每年給國家造成幾百億元的經濟損失。如何降低摩擦、減少磨損、延長發動機的使用壽命是科研技術人員不斷追求的目標。

為了提高發動機油的潤滑性能，通常是在基礎油中加入各種抗磨減磨的添加劑。目前抗磨減磨添加劑主要有兩大類。一類是油溶性添加劑，如極性基團的油性劑、脂肪酸、含磷化合物、有機鉬化物等。一類是固體添加劑，例如具有特殊片層結構的石墨、二硫化鉬，二硫化鎢、氮化硼等。尤其是近期以來，人們發現石墨烯作為固體添加劑相對于傳統的石墨能夠極大的提高發動機油的性能：美國阿貢國家實驗室發現，單層碳原子材料有超強的抗磨能力，可持續超過6500個磨損周期，與傳統石墨添加劑制成的發動機油相比，其潤滑性能提高了6.5倍。

然而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，且石墨烯的片層之間存在較強的范德華力，容易產生團聚，使其難溶于水以及其它常用的有機溶劑，如果將其直接添加在發動機油中，在儲運或者使用過程中會產生沉淀或分層現象，使得減磨抗極壓性能降低，進而對機器或者設備產生不良影響，因而大大限制了石墨烯的進一步研究與應用。為此，現有技術中通常是對石墨烯進行表面改性增強其與發動機油的相容性后再將其添加到發動機油中，例如CN101812351A中公開了一種基于單層或幾層石墨稀的發動機油添加劑，其首先對石墨烯進行表面處理，然后和分散劑一起加入基礎油中以提高基礎油的潤滑性能。CN104031716A公開了一種包含有石墨烯的發動機油，所述石墨烯為改質石墨烯，經改質后與發動機油具有良好的相容性。

然而對石墨烯進行改性的工藝一般比較復雜，并且經改性后的石墨烯成本較高，導致采用其作為添加劑的發動機油成本提高，進而影響了其進一步的生產和使用，并且經過改性的石墨烯在長期的存儲和使用之后，仍然難以避免的產生分層和沉降的現象。

發明內容

本發明針對技術背景中所闡述的基于現有的石墨烯發動機油添加劑存在的諸多不足（改性工藝復雜，易于分層和沉降)，提出一種制備工藝簡單，成本低廉且潤滑性能良好的基于石墨烯的片狀發動機油添加劑。

該機油添加劑呈片狀，包括主要成分和輔助添加劑，其主要成分為石墨烯，輔助添加劑為可溶于有機溶劑的高分子材料。

優選地，所述輔助添加劑選自雙環單萜酮、脂環烴、酚化高分子材料中的一種或幾種。

優選地，主要成分石墨烯所占的比例為75wt%~95wt%。輔助添加劑所占比例為5wt%~25wt%，進一步優選為8wt%-17wt%。

優選地，每片機油添加劑的直徑為10~24mm，厚度為5~12mm，質量為50~400mg。

本發明進一步提供了一種基于石墨烯的片狀發動機油添加劑的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)將石墨烯及輔助添加劑溶解在有機溶劑中，經攪拌、混合制備成添加劑混懸液。(2)將步驟(1)得到的混懸液過濾、干燥制得含石墨烯的粉體。(3)將步驟(2)得到的粉體按照常規片劑的制備工藝壓片制得添加片劑。優選地，所述的有機溶劑為無水乙醇。

本發明提供的基于石墨烯的片狀機油添加劑具有如下優點：

1．本發明的基于石墨烯的添加劑呈片狀，制備工藝簡單，只需將石墨烯溶于有機溶劑制成片劑即可，其無需經過復雜的石墨烯表面改性工藝，制備成本低廉。

2．與傳統的將經改性的石墨烯作為添加劑加入到發動機油中之后再進行使用和運輸不同，本發明的片狀添加劑無需提前加入到發動機油中，且制成片狀制劑后其性能穩定，便于儲存和運輸，可以根據不同的應用場合，在使用發動機油的過程中直接向其中加入該片狀添加劑，大大降低了發動機油的保存和運輸成本。