[發(fā)明專利]功能化石墨烯負(fù)載蒙脫土的潤滑油添加劑、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711383769.6
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108048170B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝青麗;楊銳;雷武;夏錫鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C10M159/12
• 分類號: C10M159/12;C10M169/04;C10N30/06
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種功能化石墨烯負(fù)載天然蒙脫土的潤滑油添加劑、制備方法及其應(yīng)用。首先，用硅烷偶聯(lián)劑改性處理氧化石墨烯獲得功能化氧化石墨烯；然后，將功能化氧化石墨烯與天然蒙脫土納米粉體混合，水(或溶劑)熱反應(yīng)得到負(fù)載蒙脫土的功能化石墨烯復(fù)合材料添加劑；最后，將該復(fù)合材料潤滑油添加劑與潤滑油按一定比例混合后進(jìn)行摩擦磨損實驗，極少的添加量就能達(dá)到摩擦系數(shù)明顯降低的效果，具有優(yōu)良的抗磨減摩和智能修復(fù)功效，最高可以達(dá)到比潤滑油摩擦系數(shù)降低32%的效果。本發(fā)明的添加劑粉體在潤滑油中具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和分散性，并且工藝簡單、性價比高，原料易得，具有良好的潤滑性能和高承載能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功能化石墨烯負(fù)載蒙脫土的潤滑油添加劑及其制備方法，屬于潤滑油技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在世界能源日益緊張的今天，如何提高現(xiàn)有金屬摩擦件的壽命或?qū)σ涯p零件進(jìn)行修復(fù)從而達(dá)到節(jié)省材料、降低能耗和縮短維修時間以提高經(jīng)濟效益顯得尤為緊迫和重要。磨損自修復(fù)型添加劑的研究為節(jié)約材料和能源消耗，實現(xiàn)綠色環(huán)保生產(chǎn)等提供了一個高效而可行的途徑，并且已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。在這類添加劑的研究上，主要以選擇性轉(zhuǎn)移和納米粒子兩者為重點方向。通常將修復(fù)添加劑加入到潤滑油中，通過潤滑油在機器系統(tǒng)中的循環(huán)將修復(fù)劑組分運送到磨損表面，在磨損區(qū)域能量場和物質(zhì)場作用下，修復(fù)劑組分與金屬磨屑和潤滑油降解產(chǎn)物發(fā)生力化學(xué)和摩擦化學(xué)反應(yīng)，在磨損區(qū)域生成具有磨損補償作用的第三體，以達(dá)到恢復(fù)磨損表面的配合狀態(tài)和力學(xué)性能的作用。

蒙脫土是一種硅酸鹽的天然礦物，為膨潤土礦的主要礦物組分，是一類由納米厚度的表面帶負(fù)電的硅酸鹽片層，依靠層間的靜電作用而堆積在一起構(gòu)成的土狀礦物，其晶體結(jié)構(gòu)中的晶胞是由兩層硅氧四面體中間夾一層鋁氧八面體構(gòu)成。有研究表明納米蒙脫土粒子可以作為潤滑油添加劑，摩擦?xí)r這些粒子很快吸附在摩擦表面上，形成一層起減摩作用的物理吸附膜[朱文祥,周元康,楊綠,朱馳. 納米蒙脫土潤滑油添加劑對金屬摩擦副的摩擦磨損性能的影響. 非金屬礦, 2012, 35(04): 79-81]。盡管，蒙脫土的減摩作用明顯，但是，作為無機納米粒子，其在油中的長期穩(wěn)定性差，非常容易沉降而堆積板結(jié)，造成使用過程中油品質(zhì)量下降。與傳統(tǒng)的潤滑作用的無機金屬化合物如蒙脫土、蛇紋石等填料相比，石墨烯具有更強的力學(xué)性能，其高強度、高抗拉性能、高彈性模量可以較好地改善材料的摩擦磨損性能和力學(xué)性能，但是石墨烯或者氧化石墨烯沒有明顯的磨損面的修復(fù)功能。此外，石墨烯具有大的比表面積，可以作為載體吸附納米粒子，避免納米粒子在使用過程中發(fā)生囤聚而導(dǎo)致的性能下降；同時納米粒子的存在也可以阻止石墨烯片層的再聚集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種功能化石墨烯負(fù)載蒙脫土的潤滑油添加劑及其在潤滑油中應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種功能化石墨烯負(fù)載蒙脫土的潤滑油添加劑，將氧化石墨烯采用氨基硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行改性制得功能化氧化石墨烯，再通過化學(xué)法鍵合蒙脫土，經(jīng)加熱還原得到所述功能化石墨烯復(fù)合潤滑油添加劑。

其中，氨基硅烷偶聯(lián)劑為A-1100、A-1110、A-1120、KBM-602中任意一種。

進(jìn)一步的，氧化石墨烯與蒙脫土的質(zhì)量比為1:0.5-8。

上述潤滑油添加劑的制備方法及其應(yīng)用，按如下步驟進(jìn)行：

(1)采用改進(jìn)的Hummers法制備的氧化石墨烯作為原料，制備氧化石墨烯的分散液，加入硅烷偶聯(lián)劑，室溫下攪拌0.5-2 h，于60-95 ℃下加熱反應(yīng)1-3 h，冷卻至室溫，離心分離，清洗后得到功能化氧化石墨烯；

(2)稱取一定量的蒙脫土，溶于功能化氧化石墨烯分散液中，攪拌30-90 min，于100-180℃ 加熱反應(yīng)0.5-2 h，靜置冷卻；離心分離，清洗后得到功能化石墨烯負(fù)載蒙脫土的潤滑油添加劑。