[發明專利]能夠提高潤滑油性能的功能化石墨烯的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810489024.6
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108531241B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 段亞強;武桐;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: C10M125/02
• 分類號: C10M125/02;C10N30/04;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

本發明提供一種能夠提高潤滑油性能的功能化石墨烯的制備方法，以及提供前述制備得到的功能化石墨烯在潤滑油中的使用方法，能夠在潤滑油中穩定分散、并能夠極大地提高潤滑油耐磨和自修復性能；本發明方法制備的功能化石墨烯能夠克服現有石墨烯在潤滑油中的分散性問題，通過功能化修飾，石墨烯片層邊緣及片層內缺陷部分能夠與長鏈烷烴或氨基、環氧基、烯烴類小分子基團接枝，使石墨烯與烴類潤滑油具有穩定的相容性，從而使石墨烯能夠均勻地分散在潤滑油中，此外，功能化石墨烯片層具有相同的極性，各片層間的相互斥力能夠進一步的維持石墨烯分散體系的穩定性。

技術領域

本發明屬于高分子及其應用領域，具體涉及一種能夠在潤滑油中穩定分散、并能夠極大地提高潤滑油耐磨和自修復性能的功能化石墨烯的制備方法，還涉及到該功能化石墨烯在潤滑油中的使用方法。

背景技術

摩擦磨損普遍存在于自然界中，因摩擦磨損而導致世界一次能源損失達到50％以上，而且磨損是材料與設備報廢的主要原因之一。為了減少摩擦和磨損，人們通過在工件之間添加潤滑油，但是每年仍因摩擦磨損給國家造成幾百億元的經濟損失。因此降低摩擦、減少磨損、延長機件壽命是摩擦學、化學和材料研究人員不斷追求的目標。為了提高潤滑油的潤滑性能，通常是在基礎油中加入各種抗磨減磨的添加劑。

石墨烯是碳原子以sp²鍵緊密排列形成的二維結構平面蜂窩狀晶格結構，具有較大的比表面積和優異的穩定性。由于只有一層碳原子的厚度，是迄今發現的最薄也是最硬的材料表現出超薄、堅韌、致密、極耐磨的特性。因此，石墨烯是一種非常理想的潤滑油添加劑。但是，石墨烯在潤滑油中易團聚、沉淀，無法長時間的穩定分散，是限制其在潤滑油領域中得以應用的關鍵因素。因此，在保持石墨烯優異性能的同時，如何提高其在潤滑油中的穩定分散性是急需解決的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠提高潤滑油性能的功能化石墨烯的制備方法，以及提供前述制備得到的功能化石墨烯在潤滑油中的使用方法，能夠在潤滑油中穩定分散、并能夠極大地提高潤滑油耐磨和自修復性能。

本發明的技術方案是：能夠提高潤滑油性能的功能化石墨烯的制備方法，具體步驟如下：

步驟一、溶解：將修飾劑溶解到溶劑中，并充分地分散均勻；

步驟二、混合：將石墨烯分散于步驟一所得混合液中，并高速分散均勻；

步驟三、轉移：將步驟二所得混合漿液轉移至燒瓶中，置于恒溫水浴中，連接好攪拌裝置及冷凝回流裝置；

步驟四、修飾：開啟攪拌裝置及冷凝回流裝置，連續反應至結束；反應時間一般為1～48h。

步驟五、洗滌：反應結束后，保持攪拌，使混合漿液溫度降至室溫后，抽濾所得漿液，并使用無水乙醇洗滌濾餅，重復抽濾、洗滌操作3～6次；

步驟六、抽濾：抽濾已洗滌的混合漿液，直至沒有液滴流下；

步驟七、干燥：將步驟六所得濾餅置于表面皿中，將表面皿置于真空烘箱中干燥，使濾餅徹底干燥；干燥時間一般為6～24h，干燥溫度為40～120℃。

步驟八、粉碎：將步驟七所得干燥的濾餅置于高速粉碎機中，進行粉碎處理，粉碎轉速為10000～40000r/min；得到黑色、蓬松、輕質粉體，即為功能化石墨烯粉體。

進一步的，步驟一中所述修飾劑為硅烷偶聯劑KH-550、硅烷偶聯劑KH-560、硅烷偶聯劑KH-570、硅烷偶聯劑KH-580、硅烷偶聯劑KH-590、硅烷偶聯劑A-172、硅烷偶聯劑Si-69、油酸、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基甲氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷中的任意一種或兩種以上的混合物。

進一步的，步驟一所述溶劑為丙酮、乙醇、甲醇、異丙醇、苯、甲苯、氯仿、乙醚、四氯化碳和二硫化碳中的任意一種或兩種以上的混合物,所述修飾劑質量與溶劑體積比為1:(10～30)。