[發明專利]采用流化床制備石墨烯納米鋅工業潤滑復合材料的方法

有效

• 申請號: 201810399374.3
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108531242B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 張燕萍;趙志國
• 申請（專利權）人: 上海利物盛企業集團有限公司
• 主分類號: C10M125/04
• 分類號: C10M125/04;C10N30/06
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 顧雯

本發明公開了一種采用流化床制備石墨烯納米鋅工業潤滑復合材料的方法。該方法先利用熱氣流和機械力同時作用，使流化床內的微米鋅粉體呈沸騰狀并強制運動，在相互碰撞、摩擦中粒徑削減至納米級；然后將石墨烯母液均勻噴入使之包覆納米鋅成粒。采用該方法制備的石墨烯納米鋅復合材料工藝簡單、產量大、均勻及穩定性高，并協同石墨烯與納米鋅在摩擦體系中的自修復優異性能，可廣泛應用于工業潤滑添加劑領域。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯納米鋅工業潤滑復合材料的制備方法，屬于利用流化床技術高效大批量制備石墨烯基復合材料的技術領域。

背景技術

納米鋅作為一種軟金屬，其剪切強度和熔點也較低，當摩擦表面達到較高的瞬時高溫時，納米鋅獲得了潛熱而熔融，熔融的鋅所產生的潤滑作用使得摩擦系數降低。因此選擇低熔點的鋅微粒作為潤滑自修復添加劑是非常有利的。但是單獨的納米鋅其強度和抗磨減摩性能新能較弱。

而石墨烯是一種特殊的二維單層結構碳的同素異形體，不僅具備良好的理化性能，且具有比表面積大、高擴散性等特性，其摩擦學綜合性能較佳，可將石墨烯應用于摩擦磨損的原位動態自修復。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種采用流化床制備石墨烯納米鋅工業潤滑復合材料的方法，通過將石墨烯與納米鋅制成復合材料，不僅可協同兩者優異的潤滑性能，還可利用石墨烯的超高熱傳導作用(理論導熱系數可達5300W/mK)，使得摩擦熱迅速擴散，整個摩擦表面不會長久維持高溫；此外，納米鋅在摩擦表面合金化后其硬度要大于鋅金屬的硬度，加上石墨烯出色的機械強度和柔韌性，摩擦面的抗磨減摩性能也會得到增強。

上述石墨烯納米鋅新型潤滑材料不僅可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦系數，還可直接填充至零件的劃痕或微坑處，對摩擦表面進行一定程度的填補和自修復，對現有工業潤滑技術將有很大提升。

該工藝簡單、產量大、均勻及穩定性高，可工業化利用納米技術促進自修復潤滑添加劑的開發及生產應用。適量的石墨烯納米鋅新型潤滑添加劑能通過摩擦吸附膜的形式顯著提高潤滑劑的承載抗磨性能，對現有工業潤滑技術將有很大提升。

本發明的技術方案是：采用流化床制備石墨烯納米鋅工業潤滑復合材料的方法，具體步驟如下：

步驟一、將微米鋅粉體通入流化床內；

步驟二、在流化床內通入熱氣流，使流化床內的微米鋅粉體呈沸騰狀并強制不規則運動，使得微米鋅粉體在相互碰撞、摩擦中粒徑削減至納米級，并呈流態化；

步驟三、將石墨烯母液均勻噴入，經霧化后均勻包覆納米鋅，經熱氣流對流蒸發溶劑，所制粒子落入底部流化床并同時干燥；

步驟四、采用分級輪通過氣流自動分離，篩選符合粒徑要求的顆粒并收集。

進一步的，步驟一中經過進料系統進入流化床內的微米鋅粉體，其粒徑為30～100μm；經步驟二制備所得納米鋅粉體，其粒徑為2～50nm。

進一步的，步驟二中所采用的熱氣流源為氦氣、氬氣、氮氣、二氧化碳氣體中的一種；氣體加熱至100～150℃；熱氣流研磨壓強為1.0～4.0Mpa；熱氣流研磨剪切時間為2～4小時，

進一步的，步驟三中所采用的石墨烯母液，其石墨烯固含量為0.1～3％；溶劑為乙醇、乙二醇、丙二醇中的一種；石墨烯厚度為1～10μm，徑向尺寸為5～30μm。

進一步的，步驟四中符合粒徑要求的石墨烯納米鋅復合材料顆粒的粒徑為5～30μm。

進一步的，步驟三中所采用的石墨烯母液，其石墨烯固含量為0.1～0.5％；石墨烯厚度為1～3μm，徑向尺寸為10～15μm。

進一步的，步驟三中所采用的石墨烯母液，其石墨烯固含量為0.5％；石墨烯厚度為3μm，徑向尺寸為15μm。