[發明專利]一種含有表面改性的碳納米材料的潤滑油及其制備方法

有效

• 申請號: 201710973197.0
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107739643B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 曹殿學
• 申請（專利權）人: 黑龍江省華升石墨股份有限公司
• 主分類號: C10M125/02
• 分類號: C10M125/02;C10M177/00;C10N30/04;C10N30/06;C10N40/25
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一種含有表面改性的碳納米材料的潤滑油及其制備方法，本發明涉及一種改性潤滑油及其制備方法，特別涉及一種含石墨烯、碳納米管和納米碳纖維的潤滑油及其制備方法。石墨烯、碳納米管和碳納米纖維分別通過表面包覆聚多巴胺和接枝長碳鏈烷烴獲得相應的改性碳納米材料，將改性的碳納米材料、基礎油、其他潤滑油功能添加劑按比例混合獲得一種含有表面改性的碳納米材料的潤滑油。本發明解決了穩定性、分散性問題，產生滾珠效應、支撐作用，進而產生的“固?液”雙功能潤滑機制和穩定的多孔結構，顯著改善潤滑油的性能。

技術領域

本發明涉及一種改性潤滑油及其制備方法，特別涉及一種含石墨烯和碳納米管以及納米碳纖維的潤滑油及其制備方法。

背景技術

潤滑油研究現狀

盡管不斷改善機油等的潤滑性能，平均每輛汽車仍然有15%的燃料消耗在克服發動機和變速箱的摩擦阻力上。摩擦和磨損是發動機效率低的主要原因。摩擦同時縮短發動機的使用壽命并增加尾氣中有害組分的排放量。潤滑油一方面可以使發動機保持良好的工作狀態，另一方面通過減少摩擦磨損延長發動機等運動部件的使用壽命，因而能助力汽車和船舶等的節能減排。此外，隨著以機器人為標志的智能制造裝備技術的不斷提升，對高端潤滑油的需求量也會持續增長。

在潤滑油中引入新型添加劑，是提高潤滑油性能的有效途徑。在邊界潤滑條件下，降低摩擦的最有效途徑是選擇恰當的潤滑油添加劑，即極壓抗磨劑和摩擦改進劑。其中機械摩擦改進劑主要是非油溶性的、懸浮在油中的固體微粒，包括石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末、氮化硼等。固體潤滑劑以高度分散的狀態懸浮于潤滑油中，主要通過防止金屬面間的接觸、減少摩擦界面的粗糙度、維持油膜等物理作用減少摩擦，在低溫和高溫下均有效果。

石墨烯具有二維結構，是迄今已知最薄的納米材料，比表面積高達2630m²/g，具有突出的導熱、導電和力學性能。這些特性使得石墨烯作為潤滑油固體添加劑時，具有優異的潤滑、耐磨、導熱、抗氧化、耐腐蝕和穩定等優點，顯著優于現有的其他潤滑油抗磨添加劑。石墨烯的片層結構使得其極易于在運動部件的接觸表面上形成一層均勻并且牢固附著的薄膜，從而減少部件的直接磨損，其良好的導熱性能有助于防止摩擦界面局部熱點的產生，從而延長潤滑油的使用壽命。

．現有技術條件下，潤滑油存在的問題。

含固體潤滑添加劑微粒的潤滑油已經在實際應用中取得了效果，但在這類潤滑油的制備上還有許多技術問題需要深入研究。其中的問題主要有五個方面，

第一、固體潤滑添加劑微粒在潤滑油中均勻分散和長時間放置時懸浮穩定性問題。

如果石墨烯等固體添加劑不能充分的分散在潤滑油中，而是以大量的團聚體存在于潤滑油中，一方面容易在重力作用下發生沉降，另一方面其對潤滑性能的提升作用顯著下降。

第二、固體潤滑添加劑在摩擦界面形成穩定固-液兩相保護膜的問題。

由于摩擦發生在運動部件的接觸界面上，如果石墨烯等固體添加劑不能很好的附著在摩擦界面，形成有效且穩定的潤滑保護膜，則難以發揮其改善潤滑油性能的作用。此外，固體添加劑形成的保護膜應該具有多孔性，可在其中吸附和保持液體潤滑油，賦予保護膜固-液兩相雙潤滑功能。添加固體潤滑劑的另一個作用是填平材料表面摩擦產生的凹坑，平整摩擦表面，減少磨損，為此，需要固體潤滑添加劑能在摩擦界面形成“滾珠效應”。

第三、在摩擦擠壓條件下，保持保護膜形成多孔結構穩定性問題。