[發明專利]一種球片復合型碳基微納材料潤滑油添加劑及制備方法

在審

• 申請號: 202310251240.8
• 申請日: 2023-03-10
• 公開（公告）號: CN116286140A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 吳波;武倩;袁子吉;李傳潤;彭成軍;伯梓涵
• 申請（專利權）人: 安徽中醫藥大學
• 主分類號: C10M125/00
• 分類號: C10M125/00;C10M177/00;C10N30/06;C10N30/00
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 孔凡梅

本發明公開了一種球片復合型碳基微納材料潤滑油添加劑及制備方法，所述制備方法包括以下步驟：向葡萄糖水溶液中加入設定量的磁性金屬氧化物，水熱反應后得到內含磁性金屬氧化物的碳微球；將所述碳微球與氧化石墨烯按照設定質量比分散至水中，反應后分離得到固相微粒；將所述固相微粒焙燒，得到球片復合型碳基微納材料潤滑油添加劑。本發明所制備的球片復合型碳基微納材料中，碳微球的內部含有磁性金屬氧化物，其作為催化劑在摩擦過程中能通過改變碳微球的晶體結構而不斷提高碳基微納材料的減摩性能，摩擦系數在摩擦過程中的多個時間段能顯著降低一個數量級；易于通過磁分離實現回收再利用，節能、環保、經濟價值高，易于實現產業化。

技術領域

本發明屬于潤滑油技術領域，特別涉及一種球片復合型碳基微納材料潤滑油添加劑及制備方法。

背景技術

潤滑油在控制機械部件摩擦磨損、延長設備使用壽命方面起著重要作用。而潤滑油中的添加劑則是決定其抗磨減摩性能的關鍵。近年來，隨著世界各國對環保、節能減排的日益重視，含硫、磷、氯的有機化合物作為傳統抗磨減摩添加劑的使用正逐漸受到限制。此外，高速重載機械設備以及低粘度化潤滑油的快速發展對添加劑的摩擦學性能提出了更高的要求。微納顆粒因具有優異的力學性能、良好的配伍性和較低的環境毒性等優點，在機械摩擦學領域受到了廣泛的關注。其中含石墨烯的碳基納米材料在潤滑油中具有較好的抗磨減摩性能，作為新型潤滑油添加劑體現出良好的應用前景。如中國專利(公開號CN108559575A)公開了將納米氧化鑭與石墨烯進行復合，制備出石墨烯基納米氧化鑭復合物作為潤滑油抗磨添加劑。中國專利(公開號CN110373246A)將蒙脫土與功能氧化石墨烯和改性納米氮化鈦進行均勻混合反應，制備出一種蒙脫土-氮化鈦-功能石墨烯復合材料潤滑油添加劑。中國專利(公開號CN110305712A)將制備的含石墨烯凝膠化物在水熱條件下陳化得到負載石墨烯的硅酸鹽，并與二硫化鉬、二硫化鎢均勻分散混合得到層狀硅酸鹽負載石墨烯的潤滑油添加劑。

從現有的技術手段來看，含石墨烯的碳基微納材料作為潤滑油添加劑主要是通過在摩擦界面形成摩擦反應膜而有效阻隔開金屬微凸體的直接接觸，從而起到較好的抗磨性能。然而，受到滑動界面間的剪切應力、摩擦界面的不均一性、石墨烯的皺褶效應等因素的影響，含石墨烯的碳基微納材料在摩擦界面的減摩性能并不突出。此外，石墨烯由于價格昂貴，導致相應含石墨烯的碳基微納材料制備成本較高，這嚴重制約了其在潤滑油添加劑工業上的廣泛應用。因此，開發出一種在摩擦界面能起到優異的減摩性能、且經濟價值高的含石墨烯的碳基微納材料作為潤滑油添加劑是實現碳基微納材料在潤滑油及相應添加劑工業上得以廣泛應用的關鍵。

發明內容

針對上述問題，本發明公開了一種球片復合型碳基微納材料潤滑油添加劑的制備方法，包括以下步驟：

向葡萄糖水溶液中加入設定量的磁性金屬氧化物，水熱反應后得到內含磁性金屬氧化物的碳微球；

將所述碳微球與氧化石墨烯按照設定質量比分散至水中，反應后分離得到固相微粒；

將所述固相微粒焙燒，得到球片復合型碳基微納材料潤滑油添加劑。

更進一步地，所述向葡萄糖水溶液中加入設定量的磁性金屬氧化物，水熱反應后得到內含磁性金屬氧化物的碳微球的具體步驟如下：

取0.1～2.5mol/L的葡萄糖水溶液，加入設定量的磁性金屬氧化物，充分攪拌后將混合溶液轉移至水熱反應釜中，在150～200℃下水熱反應設定時間后，磁分離得到內含磁性金屬氧化物的碳微球。

更進一步地，所述磁性金屬氧化物為四氧化三鐵、鋅鐵氧體、鈷鐵氧體、鎳鐵氧體、鈷鐵鎳氧體、鋅鐵鎳氧體中的一種或幾種組合；

其中，磁性金屬氧化物為球狀，直徑為20～50nm。

更進一步地，所述磁性金屬氧化物的濃度為0.1～3g/L。

更進一步地，所述水熱反應的時間為3～6h。