CN101270313B - 片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法 - Google Patents
片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101270313B CN101270313B CN2008100548218A CN200810054821A CN101270313B CN 101270313 B CN101270313 B CN 101270313B CN 2008100548218 A CN2008100548218 A CN 2008100548218A CN 200810054821 A CN200810054821 A CN 200810054821A CN 101270313 B CN101270313 B CN 101270313B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- lubricating oil
- expanded graphite
- preparation
- intercalation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
本发明公开一种片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法。所述片状纳米石墨润滑油添加剂是以高纯天然石墨为原料，采用重复插层膨化处理技术，制备膨化程度均匀的膨胀石墨；采用超声波振荡技术对膨胀石墨进行振荡破碎，制备片状纳米石墨粉体；将一定量片状纳米石墨粉体添加至润滑油中，以改善机械零部件的摩擦磨损行为。
Description
技术领域
本发明涉及一种片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法。该添加剂材料添加在润滑油中，能够表现出优异的减摩抗磨性能，从而有效延缓摩擦副的使用寿命。
背景技术
能源与环境是经济社会持续发展的两大主题。对于机械零部件而言，摩擦磨损是在所难免的。机械部件的摩擦磨损在带来材料和能源大量损耗的同时，还会造成十分严重的环境污染。在润滑油中加入摩擦学添加剂是有效减缓机械零部件摩擦磨损、降低能量损耗的重要技术手段之一。
以石墨、金刚石为代表的碳材料在摩擦学添加剂领域已得到广泛应用。近来的许多研究工作表明，利用纳米材料的比表面积大、高扩散性和熔点低等突出特点，将碳材料纳米化，能够进一步提高碳材料作为摩擦学添加剂的减摩抗磨性能。例如，王艳辉等在“纳米金刚石在摩擦副界面的减摩耐磨机理探讨”的文章中指出(金刚石与磨料磨具工程，2001，4(124)：4～10.)，在钢铁材料摩擦副之间加入含纳米金刚石颗粒的润滑油，可使摩擦系数降低约50％，动力消耗明显减少；中国专利(公开号：CN 1632082A.)公开的一种含有纳米片状石墨的润滑油，将片状纳米石墨添加至润滑油中，有效地提高了润滑油的减摩抗磨能力和承载能力。
最近，陈国华(Guohua Chen，Wengui Weng，Dajun Wu，et al.Preparation and characterization of graphite nanosheets fromultrasonic powdering technique.Carbon，2004，42：753～759.)等提出以膨胀石墨为原料，用超声波粉碎制备纳米石墨薄片的方法。其原理是利用液相中形成的空化气泡，冲击并加速固体颗粒的摩擦，进而产生脆性颗粒的粉碎，进而形成厚度为纳米尺度的石墨薄片。但是由于天然石墨插层处理不充分，导致膨胀石墨膨化程度不均匀，所获纳米石墨薄片厚度差异很大。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法，该发明以高纯天然石墨为原料，采用重复插层膨化处理技术，制备膨化程度均匀的膨胀石墨；采用超声波振荡技术对膨胀石墨进行振荡破碎，制备片状纳米石墨粉体；将一定量片状纳米石墨粉体添加至润滑油中，以改善机械零部件的摩擦磨损行为。
这种纳米膨胀石墨润滑添加剂的制备方法是：
(1)一次膨胀石墨的制备：对35-80目的天然鳞片石墨进行插层处理，插层剂为浓度90～98％的浓硫酸，氧化剂是浓度25～40％的过氧化氢，在20～30℃的温度下插层处理10～20分钟，随后，将插层后的产物水洗至PH值7～8，之后，再在80～100℃下烘干1.5～2.5小时，在800～1000℃的温度下进行高温膨化处理，获得一次膨胀石墨。
(2)膨胀石墨蠕虫的制备：再以一次膨胀石墨为原料，采用与前述相同的插层处理工艺再次进行插层、水洗、高温膨化处理，制得膨胀石墨蠕虫；
(3)片状纳米石墨粉体的制备：采用膨胀石墨蠕虫为原材料，在超声波振荡仪中进行振荡破碎处理。超声振荡破碎时，采用乙醇为分散溶剂，膨胀石墨蠕虫与乙醇溶剂的质量比为1∶50～1∶300，振荡时间为3～10小时；振荡破碎结束后，即可获得用作润滑油添加剂的片状纳米石墨粉体。
本发明的有益效果是：片状纳米石墨作为润滑添加剂，能够显著改善机械零部件的摩擦磨损行为，减少材料损失和能源消耗。
具体实施方式
(a)一次膨胀石墨的制备：在实验室条件下，采用化学法制备膨胀石墨。其中，所用原料是粒度为50目的天然鳞片石墨(纯度：99.9％，产地：山东南墅石墨公司)，插层剂为浓度98％的浓硫酸，氧化剂是浓度30％的过氧化氢。在约25℃的室温下插层处理10分钟，随后，将插层后的产物水洗至PH值8，之后，再在100℃下烘干2小时，在800℃的温度下进行高温膨化处理，获得膨胀倍数约200倍的一次膨胀石墨。
(b)膨胀石墨蠕虫的制备：再以一次膨胀石墨为原料，同样采用浓度98％的浓硫酸为插层剂，浓度30％的过氧化氢为氧化剂，在约25℃的室温下插层处理8分钟，之后再将插层后的产物水洗至PH值8，并在100℃下烘干2小时，最后在800℃的温度下再次进行高温膨化处理，制得本发明用膨胀石墨蠕虫。
(c)片状纳米石墨粉体(润滑油添加剂)的制备：在实验室条件下，采用膨胀石墨蠕虫为原材料，在KQ118型超声波振荡仪(昆山市超声仪器有限公司)中进行振荡破碎处理。超声振荡破碎时，采用乙醇为分散溶剂，膨胀石墨蠕虫与乙醇溶剂的质量比为1∶150，振荡时间为6小时。振荡破碎结束后，获得粒径不大于20μm，厚度为10～20nm的片状纳米石墨粉体，即本发明的片状纳米石墨润滑油添加剂。
(d)润滑剂配制：在SJ 15W-40型昆仑润滑油中添加2％(以质量分数计)的片状纳米石墨润滑油添加剂，调配成润滑剂。为确保片状纳米石墨粉体在润滑油中充分分散，采用山梨糖醇酐油酸酯为分散剂。
(e)摩擦学性能评价：
采用MMU-5G型万能摩擦磨损试验机进行摩擦学试验。其中，实验载荷为200牛顿，转速为300转/分，试验时间为1小时，两种对磨材料分别为喷钼合金涂层和45#钢。不同温度摩擦学试验结果如表1所示。
表1不同温度下片状纳米石墨润滑油添加剂的摩擦学试验结果
实验结果表明：与纯基础油相比，润滑油中添加本发明的片状纳米石墨润滑添加剂时，在较高载荷下，常温和高温均具有明显的减摩抗磨效应。
Claims (1)
1.一种片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法，其特征是：所述方法包括如下步骤：
(1)一次膨胀石墨的制备：对35～80目的天然鳞片石墨进行插层处理，插层剂为浓度90～98％的浓硫酸，氧化剂是浓度25～40％的过氧化氢，在20～30℃的温度下插层处理10～20分钟，随后，将插层后的产物水洗至PH值7～8，之后，再在80～100℃下烘干1.5～2.5小时，在800～1000℃的温度下进行高温膨化处理，获得一次膨胀石墨；
(2)膨胀石墨蠕虫的制备：再以一次膨胀石墨为原料，采用与前述相同的插层处理工艺再次进行插层、水洗、高温膨化处理，制得膨胀石墨蠕虫；
(3)片状纳米石墨粉体的制备：采用膨胀石墨蠕虫为原材料，在超声波振荡仪中进行振荡破碎处理；超声振荡破碎时，采用乙醇为分散溶剂，膨胀石墨蠕虫与乙醇溶剂的质量比为1∶50～1∶300，振荡时间为3～10小时；振荡破碎结束后，即可获得用作润滑油添加剂的片状纳米石墨粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100548218A CN101270313B (zh) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | 片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100548218A CN101270313B (zh) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | 片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101270313A CN101270313A (zh) | 2008-09-24 |
| CN101270313B true CN101270313B (zh) | 2011-06-15 |
Family
ID=40004545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100548218A Expired - Fee Related CN101270313B (zh) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | 片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101270313B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914409B (zh) * | 2010-08-25 | 2013-01-09 | 新乡学院 | 一种耐高温润滑剂的制备方法 |
| CN105347339A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-02-24 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种膨胀石墨的制备方法 |
| CN106367159B (zh) * | 2016-08-26 | 2019-10-18 | 清华大学 | 基于电化学插层石墨的固液复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1363648A (zh) * | 2002-02-04 | 2002-08-14 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 具有减摩和修复作用的机油添加剂 |
| WO2003106600A1 (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-24 | Ashland Inc. | Enhancing thermal conductivity of fluids with graphite nanoparticles and carbon nanotube |
| CN1632082A (zh) * | 2004-10-29 | 2005-06-29 | 浙江大学 | 一种含有片状纳米石墨的润滑油 |
| CN101003369A (zh) * | 2007-01-17 | 2007-07-25 | 大连理工大学 | 爆轰制备片状纳米石墨粉的方法 |
-
2008
- 2008-04-18 CN CN2008100548218A patent/CN101270313B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1363648A (zh) * | 2002-02-04 | 2002-08-14 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 具有减摩和修复作用的机油添加剂 |
| WO2003106600A1 (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-24 | Ashland Inc. | Enhancing thermal conductivity of fluids with graphite nanoparticles and carbon nanotube |
| CN1632082A (zh) * | 2004-10-29 | 2005-06-29 | 浙江大学 | 一种含有片状纳米石墨的润滑油 |
| CN101003369A (zh) * | 2007-01-17 | 2007-07-25 | 大连理工大学 | 爆轰制备片状纳米石墨粉的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101270313A (zh) | 2008-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tu et al. | Tribological properties of carbon-nanotube-reinforced copper composites | |
| Gong et al. | Hierarchical structure graphitic-like/MoS2 film as superlubricity material | |
| Chen et al. | Electroless preparation and tribological properties of Ni-P-Carbon nanotube composite coatings under lubricated condition | |
| Wu et al. | Carbon solid lubricants: role of different dimensions | |
| CN101270313B (zh) | 片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法 | |
| CN101077988B (zh) | 纳米膨胀石墨润滑油添加剂的制备方法 | |
| Song et al. | Self-forming oriented layer slip and macroscale super-low friction of graphene | |
| Lin et al. | Graphene-reinforced lithium grease for antifriction and antiwear | |
| Gou et al. | Improvement of ambient temperature tribological properties of polycrystalline diamond compact treated by cobalt removal | |
| Gou et al. | PCD after cobalt leaching reinforced by high temperature annealing: Tribological properties and graphitization evolution | |
| Wang et al. | Preparation of nano-copper as lubrication oil additive | |
| Li et al. | Origin of higher graphitization under higher humidity on the frictional surface of self-mated hydrogenated carbon films | |
| Yang et al. | 3DN C/SiC-MoS2 self-lubricating composites with high friction stability and excellent elevated-temperature lubrication | |
| Rasheed et al. | MXene-graphene hybrid nanoflakes as friction modifiers for outboard engine oil | |
| Wang et al. | Polystyrene-derived porous graphite carbon nanospheres with corrosion resistance as a lubricant additive for efficient friction and wear reduction | |
| Wang et al. | Experimental study on the effect of load and rotation speed on dry sliding of silicon nitride | |
| Gou et al. | Tribological behavior of the friction film of polycrystalline diamond compact and different matching materials in drilling fluid | |
| Chen et al. | Study on mechanical and tribological behaviors of GQDs@ Si3N4 composite ceramics | |
| CN101671591B (zh) | 纳米石墨/二硫化钼复合粉体润滑添加剂的制备方法 | |
| Wang et al. | Preparation and tribological properties of calcium perrhenate as high-performance lubricating additive toward a broad temperature range | |
| CN105779081B (zh) | 一种复合石墨烯微片及制备方法和在润滑油脂中的应用 | |
| Guo et al. | Molecular-scale grinding of uniform small-size graphene flakes for use as lubricating oil additives | |
| Guangyan et al. | Research progress on synthesis and structural control of graphene lubricant additives | |
| CN103642556B (zh) | 一种NbSe2/CeNbO4纳米复合材料的制备方法 | |
| CN102311840A (zh) | 一种碳化硅衍生碳润滑添加剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110615 Termination date: 20140418 |