CN104449949A

CN104449949A - 一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油及其制备方法

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Publication number: CN104449949A
Application number: CN201410714072.2A
Authority: CN
Inventors: 邓凌峰; 刘小花; 刘永正; 王钟民; 张远和; 文建民
Original assignee: HUNAN ORIENTOP GRAPHENE APPLICATIONS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUNAN ORIENTOP GRAPHENE APPLICATIONS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2015-03-25

Abstract

一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，包括以下组分：基础油、石墨烯基纳米粒子、抗氧剂、降粘度指数改进剂、分散剂和抗泡剂；还包括其它添加剂，所述其它添加剂为防锈剂、降凝剂、增粘剂、清净剂、破乳剂中的一种或几种；其中，所述石墨烯基纳米粒子必定含有石墨烯基纳米零价钴、石墨烯基纳米零价铁、石墨烯基纳米零价铜三种物质。本发明的润滑油能改善润滑油的条件，且各组分均具有优异的分散性和稳定性，可实现优良的减摩抗磨效果，并且具备良好的自修复性能。

Description

一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种润滑油，尤其涉及一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油及其制备方法，属于高新材料及其应用领域。

背景技术

对于机械零部件而言，摩擦磨损是必然的，这不仅带来材料和能源的大量损耗，还造成环境的污染。润滑油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。润滑油是现代工业和国防工业运转的血液，它由基础油和添加剂组成，现代工业的飞速发展要求加快润滑油的升级换代。一般有以下三种方式可以提升油品质量：1)提高基础油的质量，2)改进添加剂的性能，3)提高添加剂的复配技术。润滑油添加剂是各种高级润滑油的精髓，而润滑油添加剂的复配技术又是润滑油性能得发实现的核心和关键技术。

近年来，纳米金属材料的制备与应用技术取得了长足的进步，逐渐达到了工业化生成的水平。最近的研究结果发现，纳米金属颗粒材料作为润滑油添加剂具有良好的应用前景，以纳米粒子制成的纳米润滑油添加剂，可以明显提高润滑油的抗磨减摩性能，这也为润滑油领域中长期未能解决的问题开辟了新的解决途径。但单纯的纳米金属超微粒子在润滑油中的分散性、稳定性及易氧化的问题还没有得到圆满的解决。

因此，很有必要对该方面进行深入的研究，将纳米金属材料进行合理的改造、配比，使之适应润滑油的各项要求。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油及其制备方法，从而解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，包括以下组分：基础油、石墨烯基纳米粒子、抗氧剂、降粘度指数改进剂、分散剂和抗泡剂；

还包括其它添加剂，所述其它添加剂为防锈剂、降凝剂、增粘剂、清净剂、破乳剂中的一种或几种；

其中，所述石墨烯基纳米粒子必定含有石墨烯基纳米零价钴、石墨烯基纳米零价铁、石墨烯基纳米零价铜三种物质。

作为一种改进的技术方案，所述石墨烯基纳米粒子含有石墨烯基纳米二氧化钛和石墨烯基纳米硼酸钾中的一种或两种。

所述石墨烯基纳米粒子就是在经过改性的石墨烯表面附上50～100nm的纳米粒子，在油中均匀分散性能良好，石墨烯基纳米粒子的制备可以采用现有方法，例如：水热法、化学沉积法等。

作为一种改进的技术方案，所述石墨烯基纳米粒子的添加量为润滑油总量的0.3wt％～12wt％。

作为一种改进的技术方案，所述抗氧剂为烷基酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、有机铜盐抗氧剂和有机磷抗氧剂中的一种或几种，其添加量为润滑油总量的0.2wt％～1.0wt％。

作为一种改进的技术方案，所述降粘度指数改进剂为聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物和苯乙烯-异戊二烯共聚物中的一种或几种，其添加量为润滑油总量的2.0wt％～5.0wt％。

作为一种改进的技术方案，所述分散剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯、季铵化物中的一种或几种，其添加量为润滑油总量的2.0wt％～～4.0wt％。

作为一种改进的技术方案，所述抗泡剂为二甲基硅油、丙烯酸酯-烷基丙烯酸酯共聚物中的一种或两种，其添加量为润滑油总量的0.01wt％～0.09wt％。

作为一种改进的技术方案，所述其它添加剂为防锈剂、降凝剂、增粘剂、清净剂、破乳剂中的一种或几种，其添加总量为润滑油总量的1wt％～10wt％。

上述，防锈剂为有机磷酸盐类、咪唑啉盐、苯并三氮唑、改性磺酸钡、改性磺酸钙、改性硼酸胺、羧酸胺中的一种或几种，降凝剂为醋酸乙烯酯-反丁烯二酸酯(富马酸酯)共聚物、烷基萘、长链烷基酚、聚甲基丙烯酸酯及聚α-烯烃中的一种或几种，增粘剂为聚丁烯、有机硅中的一种或几种，清净剂为磺酸盐、烷基酚盐、硫化烷基酚盐、烷基水杨酸盐、环烷酸盐中的一种或几种，破乳剂为有机碱式盐、烷氧基脂肪胺中的一种或几种。

作为一种改进的技术方案，所述基础油为矿物基础油、合成基础油和植物油基础油中的一种或几种，其添加量为添加剂总量的70wt％～94.49wt％。

石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油的制备方法，步骤如下：按照配比将石墨烯基纳米粒子、抗氧剂、降粘度指数改进剂、分散剂、抗泡剂和其它添加剂边搅拌，边加入基础油中，超声10～60分钟，达到均匀即可。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

石墨烯是具有单原子层厚的新型碳材料，它具有高的机械强度，良好的热导率和快速的载流子迁移率，这些独特的电荷机械性质使得加入石墨烯的复合材料更多功能化，不但表现出优异的力学及电学性能，还具有优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用领域。另外，石墨烯具有极高的比表面积，是制备纳米复合材料极好的基底材料。石墨烯作为一种结构简单的纳米材料可有效地限制金属颗粒的生长，使其得到均一的更小的纳米尺寸颗粒。通过调整比例金属纳米粒子可在纳米材料基底上很好的分散，抑制了他们的团聚，使其具有更高的比表面积、更高的反应活性和选择性。

因此，提出了石墨烯基纳米粒子作为润滑油添加剂，制备出性能优良的石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油。该添加剂材料添加到润滑油中，能够表现出优异的抗磨减摩性能，较高的导热系数，从而大大提高润滑油的品质、使用效果和寿命。由于石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系粒子具有密集的层状结构，兼具耐磨和润滑材料添加剂所需的特性，加入基础油中，能大大提高其润滑油的承载抗磨能力和润滑性能，在高温高负荷下，由于纳米界面膜的形成具有良好的减摩、抗磨和极压性能，并能有效防止其生锈，提高润滑油的品质、使用效果和寿命。

总之，本发明的润滑油能改善润滑油的条件，且各组分均具有优异的分散性和稳定性，可实现优良的减摩抗磨效果，并且具备良好的自修复性能。本发明与现有润滑油对比磨擦实验证明，本润滑油在任何条件都能达到抗磨润滑作用，当设备在缺油或者无滑油情况下也有保护作用，防止干摩擦对设备的损坏，提高设备的输出功率。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

取石墨烯基纳米零价钴0.1g，石墨烯基纳米零价铁0.2g，石墨烯基纳米零价铜0.2g，石墨烯基纳米二氧化钛0.2g，石墨烯基纳米硼酸钾0.2g，二乙基己基二硫代磷酸铜0.3g，聚甲基丙烯酸酯1.5g，十二烷基苯磺酸钠1.5g，二甲基硅油0.02g，防锈剂0.5g，降凝剂0.10g，增粘剂3.5g，清净剂0.1g，破乳剂0.1g，室温下电动搅拌转速为1500rpm条件下加入90.0g合成基础油中，加完之后，超声30min，达到分散均匀即可。

实施例2

取石墨烯基纳米零价钴0.2g，石墨烯基纳米零价铁0.1g，石墨烯基纳米零价铜0.2g，石墨烯基纳米二氧化钛0.2g，石墨烯基纳米硼酸钾0.2g，二乙基己基二硫代磷酸铜0.3g，聚甲基丙烯酸酯1.5g，十二烷基苯磺酸钠1.5g，二甲基硅油0.02g，防锈剂0.5g，降凝剂0.10g，增粘剂3.5g，清净剂0.1g，破乳剂0.1g，室温下电动搅拌转速为1500rpm条件下加入90.0g合成基础油中，加完之后，超声30min，达到分散均匀即可。

实施例3

取石墨烯基纳米零价钴0.2g，石墨烯基纳米零价铁0.2g，石墨烯基纳米零价铜0.2g，石墨烯基纳米二氧化钛0.1g，石墨烯基纳米硼酸钾0.3g，二乙基己基二硫代磷酸铜0.3g，聚甲基丙烯酸酯1.5g，十二烷基苯磺酸钠1.5g，二甲基硅油0.02g，防锈剂0.5g，降凝剂0.10g，增粘剂3.5g，清净剂0.1g，破乳剂0.1g，室温下电动搅拌转速为1500rpm条件下加入90.0g合成基础油中，加完之后，超声30min，达到分散均匀即可。

实施例4

取石墨烯基纳米零价钴0.2g，石墨烯基纳米零价铁0.2g，石墨烯基纳米零价铜0.2g，石墨烯基纳米二氧化钛0.2g，石墨烯基纳米硼酸钾0.5g，二乙基己基二硫代磷酸铜0.3g，聚甲基丙烯酸酯1.5g，十二烷基苯磺酸钠1.5g，二甲基硅油0.02g，防锈剂0.5g，降凝剂0.10g，增粘剂3.5g，清净剂0.1g，破乳剂0.1g，室温下电动搅拌转速为1500rpm条件下加入90.0g合成基础油中，加完之后，超声30min，达到分散均匀即可。

实施例5

取石墨烯基纳米零价钴0.1g，石墨烯基纳米零价铁0.1g，石墨烯基纳米零价铜0.1g，烷基酚类抗氧剂0.2g，聚甲基丙烯酸酯2.0g，硬脂酸2.0g，二甲基硅油0.01g，防锈剂0.1g，降凝剂0.3g，增粘剂0.4g，清净剂0.1g，破乳剂0.1g，室温下电动搅拌转速为1500rpm条件下加入合成基础油94.49g中，超声处理60分钟，达到分散均匀即可。

实施例6

取石墨烯基纳米零价钴5g，石墨烯基纳米零价铁3g，石墨烯基纳米零价铜2g，石墨烯基纳米二氧化钛1g，石墨烯基纳米硼酸钾1g，胺类抗氧剂0.1g，有机磷抗氧剂0.5g，烷基酚类抗氧剂0.4g，乙烯-丙烯共聚物1.2g，聚甲基丙烯酸酯3.8g，脂肪酸甘油酯1g，季铵化物3g，二甲基硅油0.03g，丙烯酸酯-烷基丙烯酸酯共聚物0.06g，防锈剂1.41g，降凝剂2.5g，增粘剂2g，清净剂2g，室温下电动搅拌转速为1500rpm条件下加入合成基础油40g和植物油基础油30g的混合物中，超声处理10分钟，达到分散均匀即可。

表1是实施例1～6的产品性能表。

表1 实施例产品性能表

	稳定性	减摩抗磨性能
			实施例1	放置12个月无团聚现象	良好
实施例2	放置12个月无团聚现象	良好
			实施例3	放置12个月无团聚现象	特优
实施例4	放置12个月无团聚现象	特优
			实施例5	放置12个月无团聚现象	良好
实施例6	放置12个月无团聚现象	良好

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：包括以下组分：基础油、石墨烯基纳米粒子、抗氧剂、降粘度指数改进剂、分散剂和抗泡剂；

2.如权利要求1所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述石墨烯基纳米粒子含有石墨烯基纳米二氧化钛和石墨烯基纳米硼酸钾中的一种或两种。

3.如权利要求1或2所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述石墨烯基纳米粒子的添加量为润滑油总量的0.3wt％～12wt％。

4.如权利要求1所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述抗氧剂为烷基酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、有机铜盐抗氧剂和有机磷抗氧剂中的一种或几种，其添加量为润滑油总量的0.2wt％～1.0wt％。

5.如权利要求1所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述降粘度指数改进剂为聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物和苯乙烯-异戊二烯共聚物中的一种或几种，其添加量为润滑油总量的2.0wt％～5.0wt％。

6.如权利要求1所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯、季铵化物中的一种或几种，其添加量为润滑油总量的2.0wt％～～4.0wt％。

7.如权利要求1所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述抗泡剂为二甲基硅油、丙烯酸酯-烷基丙烯酸酯共聚物中的一种或两种，其添加量为润滑油总量的0.01wt％～0.09wt％。

8.如权利要求1所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述其它添加剂为防锈剂、降凝剂、增粘剂、清净剂、破乳剂中的一种或几种，其添加总量为润滑油总量的1wt％～10wt％。

9.如权利要求1所述的一种石墨烯基纳米零价钴-铁-铜系润滑油，其特征在于：所述基础油为矿物基础油、合成基础油和植物油基础油中的一种或几种，其添加量为添加剂总量的70wt％～94.49wt％。

10.制备如权利要求1-9任一项所述润滑油的方法，其特征在于：步骤如下：按照配比将石墨烯基纳米粒子、抗氧剂、降粘度指数改进剂、分散剂、抗泡剂和其它添加剂边搅拌，边加入基础油中，超声10～60分钟，达到均匀即可。