CN102504909B - 一种用于石墨润滑剂的石墨材料 - Google Patents

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Abstract

一种用于石墨润滑剂的石墨材料，所述的石墨材料密度为0.6—1.5g/cm3，粒度在25-160微米。所述的石墨材料含碳量大于99%。所述的石墨材料硫含量低于5ppm。本发明提供的一种用于石墨润滑剂的石墨材料，经过试验和实验对比，本发明的石墨材料与普通的天然鳞片石墨相比，沉淀更少，悬浮性能更好，润滑性能更强。

Description

一种用于石墨润滑剂的石墨材料
技术领域
本发明涉及一种石墨材料，特别是一种改性后用于石墨润滑剂的石墨材料。
背景技术
目前传统的石墨润滑剂中添加的石墨材料是对普通鳞片石墨按照不同粒度分级后直接使用。存在的问题是：1）石墨没有经过改性处理，石墨的摩擦系数大，润滑性差。2）天然鳞片石墨比重大、表面活性差、在润滑剂的介质中石墨成分容易沉淀。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于石墨润滑剂的石墨材料，可以克服现有技术中天然鳞片石墨摩擦系数大、分散性差，制造的润滑剂润滑性差、容易沉淀的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于石墨润滑剂的石墨材料，所述的石墨材料密度为0.6—1.5g/cm3，粒度在25-160微米。
所述的石墨材料密度为0.8g/cm3。
所述的石墨材料含碳量大于99%。
所述的石墨材料硫含量低于500ppm。
所述的石墨材料经过改性处理。
所述的改性处理包括以下步骤：
一、将普通鳞片石墨在相当于其重量2—2.5倍的98wt%硫酸，和相当于其重量10—14%的浓度35—40wt%双氧水和/或浓度35—40wt%高锰酸钾溶液浸泡；
二、经脱酸、洗涤和干燥后在1200-1250℃膨化；
三、压延成型后粉碎至粒度25-160微米。
所述的石墨材料还经过脱硫处理。
所述的脱硫处理包括以下步骤：
将粉碎后的石墨材料在无氧状态加热到下550-600℃。
本发明提供的一种用于石墨润滑剂的石墨材料，具有以下的有益效果：
1、普通鳞片石墨经过改性处理，按六方环状排列的碳原子发生层间化学反应，扩大了层间距，生成的层间化合物不损害键合网络，使石墨在摩擦条件下容易沿层间解离，分离出薄片，降低了石墨的摩擦系数，提高了石墨的润滑性能。
2、天然鳞片石墨比重为2.3g/cm3，本发明的石墨材料比重在0.6-1.5g/cm3，优选用0.8g/cm3，本发明中的的石墨材料比重小，其在液态中悬浮性好，制造水基润滑剂、油基润滑剂时使用，在分散质中悬浮性好，不易沉淀，附着性好。
3、所述的用于石墨润滑剂的柔性石墨材料的粒度，根据润滑剂生产的要求可以加工到25-160微米之间。
具体实施方式
一种用于石墨润滑剂的石墨材料，所述的石墨材料密度为0.6—1.5g/cm3，粒度在25-160微米。
所述的石墨材料密度为0.8g/cm3。
所述的石墨材料含碳量大于99%。
所述的石墨材料硫含量低于500ppm。
所述的石墨材料经过改性处理。
所述的改性处理包括以下步骤：
一、将普通鳞片石墨在相当于其重量2—2.5倍的98wt%硫酸，和相当于其重量10—14%的浓度35—40wt%双氧水和/或浓度35—40wt%高锰酸钾溶液浸泡；浸泡时间通常为5-10分钟，浸泡时发生电化学反应，石墨层间形成了层间化合物H2SO4-GIC，并使石墨层间距拉大，
二、经脱酸、洗涤和干燥后在膨化炉内加热到1200-1250℃膨化；从而使致密的石墨鳞片变成了纤絮形蠕虫状。
三、冷却后，压延成型，粉碎至粒度25-160微米。纤絮形蠕虫状结构经过压延成型，体积密度为0.6-1.5 g∕cm3，优选的采用体积密度0.8g/cm3的原材料。
优化的方案中，所述的石墨材料还经过脱硫处理，脱硫处理可以减少润滑油成品对金属零件的损坏。
所述的脱硫处理包括以下步骤：
将粉碎后的石墨材料在无氧状态加热到下550-600℃。
将粉碎后的石墨材料在无氧状态加热到下550-600℃，从而有效抑制石墨材料的氧化。通常的改性石墨含硫量在1700ppm，而经过本步骤处理的石墨材料含硫量低于500ppm。
实验结果表明，本发明产品和普通用于润滑剂的鳞片石墨相比沉淀量减少5%，被润滑物体的形变减少20%。
试验一:
在试验中采用鳞片石墨和本发明石墨材料对比，例中石墨均采用粒度45微米，碳含量99%。
一、润滑剂的制备：首先将粘结剂（四氟乳液）、增稠剂（氯乙烯-醋酸乙稀脂共聚物）、部分水分别加热分散、过滤，其次加入水、分散剂（聚乙烯醇）、按20%的比例加入本发明的石墨材料，再加入稳定剂（四硼酸纳）充分搅拌制得润滑剂A。常温下静置8小时，石墨沉淀物为76g。悬浮性为92.4%。
二、仅将本发明改性石墨改变为普通鳞片石墨，其他组分相同，按照上述步骤的润滑剂的制备方法润滑剂的制备方法制得对比润滑剂B，常温下静置8小时，天然石墨沉淀物为125g。悬浮性为87.5%。
使用四球摩擦实验机对比两种石墨润滑剂的抗磨损性能
加入润滑剂A后，在40㎏负荷下，磨合30分钟，磨痕直径为0.26毫米。
加入对比润滑剂B后，在40㎏负荷下，磨合30分钟，磨痕直径为0.31毫米。
试验二：
在试验中采用普通鳞片石墨和本发明石墨材料对比，例中石墨均采用粒度25微米，碳含量99%。
按照试验一同样的制备方法，仅将本发明石墨材料粒度改为25微米制备润滑剂C，常温下静置8小时，石墨沉淀物为78g。悬浮性为93.5%。按照试验一同样的制备方法，仅将普通鳞片石墨粒度改为25微米制备对比润滑剂D，常温下静置8小时，天然石墨沉淀物为142g。悬浮性为88.2%。
通过使用四球摩擦实验机对比两种石墨润滑剂的抗磨损性能，加入润滑剂后，在试验机上进行磨损实验。
加入润滑剂C后，在40㎏负荷下，磨合30分钟，磨痕直径为0.24毫米。
加入对比润滑剂后，在40㎏负荷下，磨合30分钟，磨痕直径为0.28毫米。
实验：在某铸造材料公司进行对比实验。
实验1：两种石墨材料均采用粒度160微米，碳含量99%。
涂料名称：石英粉—石墨醇基涂料。在涂料中各种材料配比不变化情况下，仅改变石墨原料，用160微米本发明石墨材料替代160微米天然鳞片石墨，石英粉—石墨醇基涂料，常温下静置8小时，涂料的悬浮性由86%提高到92%。
实验2：两种石墨均采用75粒度微米，碳含量99%。
涂料名称：锆英粉—石墨浆醇基涂料。 在涂料中各种材料配比不变化情况下，仅改变石墨原料，用75微米本发明石墨材料替代75微米天然鳞片石墨，锆英粉—石墨醇基涂料，常温下静置8小时，涂料的悬浮性由88%提高到94%。
综上，经过试验和实验对比，本发明的石墨材料与普通的天然鳞片石墨相比，沉淀更少，悬浮性能更好，润滑性能更强。

Claims (2)

1.一种石墨润滑剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
首先将粘结剂、增稠剂、部分水分别加热分散、过滤；其次加入水、分散剂、按20%的比例加入石墨材料，再加入稳定剂充分搅拌制得润滑剂； 
所述的粘结剂为四氟乳液、增稠剂为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、分散剂为聚乙烯醇、稳定剂为四硼酸钠；
所述的石墨材料经过改性处理，包括以下步骤：
一、将普通鳞片石墨在相当于其重量2—2.5倍的98wt%硫酸，和相当于其重量10—14%的浓度35—40wt%双氧水和/或浓度35—40wt%高锰酸钾溶液浸泡；
二、经脱酸、洗涤和干燥后在1200-1250℃膨化；
三、压延成型后粉碎至粒度25-160微米；
所述的石墨材料还经过脱硫处理，包括以下步骤：
将粉碎后的石墨材料在无氧状态加热到下550-600℃；
所述的石墨材料体积密度为0.6—1.5g/cm3，含碳量大于99%，硫含量低于500ppm。
2.根据权利要求1所述的一种石墨润滑剂的制备方法，其特征在于：所述的石墨材料体积密度为0.8g/cm3。
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