CN108329973A - 石墨烯润滑油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种石墨烯润滑油及其制备方法；包括如下质量分数的原料：石墨烯0.005wt％～10wt％，偶联剂0.001wt％～5wt％，分散剂0.001wt％～5wt％，白油0.01wt％～20wt％，烷基苯0.01wt％～20wt％，基础油40wt％～99.7wt％；所述分散剂为带锚固基团的超分散剂；带锚固基团的超分散剂的分子结构上含有与石墨烯的极性相对应的基团，可通过不同的化学键将石墨烯吸附，使得石墨烯在润滑油中具有良好且稳定的分散和悬浮性能，制得的石墨烯润滑油贮存期长。

Description

石墨烯润滑油及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种石墨烯润滑油及其制备方法。
背景技术
石墨烯是迄今为止自然界中最薄的二维材料，具有优异的强度、导电导热性能和在金属表面的润滑及防锈性能，被誉为21世纪的“材料之王”。石墨烯润滑油是指在传统的润滑油中加入石墨烯，从而得到的一种新型润滑油。该润滑油具有良好的极压抗磨性能，适用于重型发动机和大型机械的润滑，能有效降低发动机冷启动和机械工作时的磨损情况。目前，石墨烯润滑油的使用效果虽然已在实验研究中被证实，但在实际贮存过程中，润滑油中的石墨烯容易出现团聚和沉降现象，从而降低了该润滑油的极压抗磨效果，使得该试验研究成果难于转化成具有实际应用价值的商品。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种分散性好、性质稳定的石墨烯润滑油。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种石墨烯润滑油，包括如下质量分数的原料：石墨烯0.005wt％～10wt％，偶联剂0.001wt％～5wt％，分散剂0.001wt％～5wt％，白油0.01wt％～20wt％，烷基苯0.01wt％～20wt％，基础油40wt％～99.7wt％；所述分散剂为带锚固基团的超分散剂。
上述技术方案产生的有益效果在于：带锚固基团的超分散剂的分子结构上含有与石墨烯的极性相对应的基团，可通过不同的化学键将石墨烯吸附，经表面处理后的石墨烯在润滑油中具有良好且稳定的分散和悬浮性能，同时易于和烷基苯、基础油混溶，制得的石墨烯润滑油贮存期长。
本发明的另一个目的在于提供一种如上所述石墨烯润滑油的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照1g：20-80ml的质量体积比向石墨烯中加入石油醚，然后加入偶联剂和分散剂混匀，之后在86-92℃条件下回流0.5-1.5小时，得到混料A；
(2)蒸发回收石油醚，在100-110℃下，对混料A真空干燥0.5-1.5小时，得到改性石墨烯；
(3)向改性石墨烯中加入白油和烷基苯，55-65℃油浴条件下搅拌反应20-40分钟，得到混料B；
(4)向混料B中加入基础油，研磨分散20-40分钟，得到石墨烯润滑油。
石墨烯经步骤(1)和(2)的表面改性处理后，易于在白油和烷基苯中分散、悬浮。
具体实施方式
以下结合实施例1-5对本发明公开的技术方案作进一步的说明。
实施例1：石墨烯润滑油的制备
(1)称取10g石墨烯，加入500ml的石油醚、2g的单烷氧基型钛酸酯偶联剂(具体型号为NDZ-101)、2g的CH3型超分散剂，混匀，之后在90℃条件下回流1小时，得到混料A；
(2)蒸发回收石油醚，然后在105℃下对余下混料A真空干燥1小时，得到改性石墨烯；
(3)称取10g改性石墨烯，加入20g的白油和20g的烷基苯，60℃油浴条件下搅拌反应30分钟，得到混料B；
(4)向混料B中加入500ml基础油，在≤70℃下，研磨分散30分钟，得到石墨烯润滑油。
实施例2：石墨烯润滑油的制备
(1)称取10g石墨烯，加入500ml的石油醚、4g的配位型钛酸酯偶联剂(具体型号为KY-401)、2g的CH3型超分散剂，混匀，之后在86-90℃条件下回流1小时，得到混料A；
(2)蒸发回收石油醚，然后在105℃下将余下混料A真空干燥1小时，得到改性石墨烯；
(3)称取10g改性石墨烯，加入20g的白油和20g的烷基苯，60℃油浴条件下搅拌反应30分钟，得到混料B；
(4)在≤70℃下，向混料B中加入500ml基础油，对混料B研磨分散30分钟，得到石墨烯润滑油。
实施例3：石墨烯润滑油的制备
(1)称取10g石墨烯，加入400ml的石油醚、2g的烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂(具体型号为kt101)、2g的CH3型超分散剂，混匀，之后在90℃条件下回流1小时，得到混料A；
(2)蒸发回收石油醚，然后在105℃下将余下混料A真空干燥小时，得到改性石墨烯；
(3)称取10g改性石墨烯，加入20g的白油和20g的烷基苯，60℃油浴条件下搅拌反应20分钟，得到混料B；
(4)在≤70℃下，向混料B中加入500ml基础油，对混料B研磨分散30分钟，得到石墨烯润滑油。
实施例4：石墨烯润滑油的制备
(1)称取10g石墨烯，加入500ml的石油醚、2g的螯合型钛酸酯偶联剂(具体型号为311w型)、2g的CH3型超分散剂，混匀，之后在90℃条件下回流1小时，得到混料A；
(2)蒸发回收石油醚，然后在100℃下将余下混料A真空干燥0.5小时，得到改性石墨烯；
(3)称取10g改性石墨烯，加入20g的白油和20g的烷基苯，60℃油浴条件下搅拌反应20分钟，得到混料B；
(4)在≤70℃下，向混料B中加入500ml基础油，对混料B研磨分散30分钟，得到石墨烯润滑油。
实施例5：石墨烯润滑油的制备
(1)称取10g石墨烯，加入500ml的石油醚、2g的螯合型钛酸酯偶联剂(具体型号为311型)、2g的CH3型超分散剂，混匀，之后在90℃条件下回流1小时，得到混料A；
(2)蒸发回收石油醚，然后在105℃下将余下混料A真空干燥0.5小时，得到改性石墨烯；
(3)称取10g改性石墨烯，加入20g的白油和20g的烷基苯，60℃油浴条件下搅拌反应30分钟，得到混料B；
(4)在≤70℃下，向混料B中加入500ml基础油，对混料B研磨分散30分钟，得到石墨烯润滑油。
经试验验证，实施例1-5制得的石墨烯润滑油保质期长，其中做为抗磨剂的石墨烯材料在油品中悬浮性好，可以做到1-2年时间内石墨烯在油品中不沉降。如石墨烯只用偶联剂、分散剂等简单分散加入基础油品中一般20天左右即出现沉降。

Claims (7)

1.一种石墨烯润滑油，其特征在于：包括如下质量分数的原料：石墨烯0.005wt％～10wt％，偶联剂0.001wt％～5wt％，分散剂0.001wt％～5wt％，白油0.01wt％～20wt％，烷基苯0.01wt％～20wt％，基础油40wt％～99.7wt％；所述分散剂为带锚固基团的超分散剂。
2.根据权利要求1所述的石墨烯润滑油，其特征在于：包括如下质量分数的原料：石墨烯0.5wt％～5wt％，偶联剂0.1wt％～2.5wt％，分散剂0.1wt％～2.5wt％，白油1wt％～10wt％，烷基苯1wt％～10wt％，基础油70wt％～95wt％；所述分散剂为带锚固基团的超分散剂。
3.根据权利要求1所述的石墨烯润滑油，其特征在于：包括如下质量分数的原料：石墨烯1wt％～2wt％，偶联剂0.5wt％～1wt％，分散剂0.5wt％～1wt％，白油2wt％～4wt％，烷基苯2wt％～4wt％，基础油80wt％～92wt％；所述分散剂为带锚固基团的超分散剂。
4.根据权利要求1所述的石墨烯润滑油，其特征在于：包括如下质量分数的原料：石墨烯2wt％，偶联剂0.5％，分散剂0.5％，白油5wt％，烷基苯5wt％，基础油87wt％；所述分散剂为带锚固基团的超分散剂。
5.根据权利要求1所述的石墨烯润滑油，其特征在于：所述偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯偶联剂、烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、配位型钛酸酯偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂中的一种。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的石墨烯润滑油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照1g：20-80ml的质量体积比向石墨烯中加入石油醚，然后加入偶联剂和分散剂混匀，之后在86-92℃条件下回流0.5-1.5小时，得到混料A；
(2)蒸发回收石油醚，在100-110℃下，对混料A真空干燥0.5-1.5小时，得到改性石墨烯；
(3)向改性石墨烯中加入白油和烷基苯，55-65℃油浴条件下搅拌反应20-40分钟，得到混料B；
(4)向混料B中加入基础油，研磨分散20-40分钟，得到石墨烯润滑油。
7.根据权利要求6所述的石墨烯润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的研磨温度≤70℃。
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