[發明專利]一種氧化石墨烯/二氧化硅-三氧化二鋁納米復合水基潤滑劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810842761.X
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN110760365B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 黃含;姜正義;焦四海;王連洲
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C10M173/02
• 分類號: C10M173/02;C10N30/06
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 王建崗

本發明公開了一種氧化石墨烯/二氧化硅?三氧化二鋁納米復合水基潤滑劑及其制備方法，其中，該潤滑劑為以下組份構成的混合物：二維材料氧化石墨烯納米薄片，占水基潤滑劑總質量的0.01～0.1％；三維材料二氧化硅顆粒，占水基潤滑劑總質量的0.01～0.1％；三維材料三氧化二鋁納米顆粒，占水基潤滑劑總質量的0.01～0.1％；pH調試劑丙三醇，占水基潤滑劑總質量的5～30％；其余為去離子水。

技術領域

本發明涉及納米復合潤滑添加劑技術領域，涉及一種二維材料氧化石墨烯 /三維材料二氧化硅和三氧化二鋁納米復合水基潤滑劑及其制備方法。

背景技術

工業領域中，潤滑劑在降低接觸副的摩擦、磨損、機械損傷及在提高能源效率和生產率上起到至關重要的作用。目前，常用的液體潤滑劑主要分為油基潤滑劑和水基潤滑劑，但油基潤滑劑生物降解性能差且難回收，大量使用易產生環境污染等一系列問題。水基潤滑劑具有導熱系數高、環境兼容性好、成本低廉等優點，廣泛應用于磨削、車削、精密拋光和冷/熱軋等領域，但水基潤滑劑存在潤滑性能較差等缺點，限制了其更進一步的應用。通過添加各種功能性添加劑，可在保證水基潤滑劑自身優異性能的同時，提高其潤滑和減摩抗磨性能。

隨著納米技術的發展，納米石墨、石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯等二維碳基納米薄片添加劑因其自身優異的摩擦學性能引起了研究者的廣泛關注。獨特的層狀結構和納米級厚度使得上述二維納米材料易在摩擦副間形成一層潤滑保護膜，避免摩擦副的直接接觸磨損，因而改善基礎液的減摩性能。然而，這些納米薄片在高載荷下容易產生破裂失效，且在基液中會進一步的重疊和團聚，因而使得其減摩性能降低。

三維無機納米材料因其優異的極壓、抗磨性能而受到越來越廣泛的關注。粒徑在1-100納米的二氧化硅顆粒可良好地分散在堿性基礎液中形成納米懸浮液。伴隨著滑動過程二氧化硅納米顆粒進入摩擦接觸區，呈現出滾動和拋光效應，因而改善基礎液的性能，提高磨損表面的質量。此外，粒徑在1-100納米的三氧化二鋁顆粒可分散在基礎液中形成懸浮液。摩擦滑動過程中，三氧化二鋁納米顆粒進入摩擦接觸區，呈現出填充和修復效應，因而在界面形成一層摩擦保護膜，改善基礎液的抗磨性能。但高的顆粒表面活性，納米級的二氧化硅和三氧化二鋁顆粒容易在基礎液中團聚和沉降，導致了磨損表面粗糙度的增加和抗磨性能的降低。雖然添加分散劑可以抑制納米顆粒的聚沉，但分散劑的使用易導致難以控制、污染和成本高等進一步問題。成懸浮液。摩擦滑動過程中，三氧化二鋁納米顆粒進入摩擦接觸區，呈現出填充和修復效應，因而在界面形成一層摩擦保護膜，改善基礎液的抗磨性能。但高的顆粒表面活性，納米級的二氧化硅和三氧化二鋁顆粒容易在基礎液中團聚和沉降，導致了磨損表面粗糙度的增加和抗磨性能的降低。雖然添加分散劑可以抑制納米顆粒的聚沉，但分散劑的使用易導致難以控制、污染和成本高等進一步問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有納米潤滑添加劑存在的缺點，提供一種具有低摩擦系數、高抗載荷性能、良好磨損表面質量且綠色環保的水基潤滑劑。

其所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實施。

一種氧化石墨烯/二氧化硅-三氧化二鋁納米復合水基潤滑劑，為以下組份構成的混合物：

二維材料氧化石墨烯納米薄片，占水基潤滑劑總質量的0.01～0.1％；

三維材料二氧化硅顆粒，占水基潤滑劑總質量的0.01～0.1％；

三維材料三氧化二鋁納米顆粒，占水基潤滑劑總質量的0.01～0.1％；

pH調試劑丙三醇，占水基潤滑劑總質量的5～30％；

其余為去離子水。

作為本技術方案的進一步改進，所述水基潤滑劑中氧化石墨烯、二氧化硅和三氧化二鋁的優選質量比為2:1:3～2:3:1。