CN109097164A - 一种石墨烯润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨烯润滑剂及其制备方法。该石墨烯润滑剂按照重量份数计包括：基础油65‑70份；流平剂8‑13份；分散剂8‑15份；清净剂5‑12份；抗氧化剂0.5‑1.5份；石墨烯粉体0.5‑1.5份；其中，所述石墨烯粉体为三至四层的层状结构。制备时，先将上述组份加入搅拌机均匀搅拌然后转至高速剪切乳化机进行剪切处理30分钟。该技术能够降低石墨烯粉体团聚的程度，并极大提高抗磨性能。

Description

一种石墨烯润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑剂技术领域，尤其是一种石墨烯润滑剂及其制备方法。

背景技术

据国际权威机构统计，金属材料磨损、腐蚀、疲劳三大损耗约占工业总产值的30％，摩擦磨损是普遍存在的自然现象。摩擦损失了世界约三分之一的一次能源，磨损是造成材料与设备破坏和失效的三种最主要的形式之一，润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损的最有效技术。发展具有良好抗磨损性能、高承载能力、对磨损表面具有一定修复功能、对据国际权威机构统计，金属材料磨损、腐蚀、疲劳三大损耗约占工业总产值的30％，摩擦磨损是普遍存在的自然现象。摩擦损失了世界约三分之一的一次能源，磨损是造成材料与设备破坏和失效的三种最主要的形式之一，润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损的最有效技术。发展具有良好抗磨损性能、高承载能力、对磨损表面具有一定修复功能、对环境无污染或少污染的润滑技术，是当代化学和材料科学及摩擦学的重要课题之一。

传统的极压润滑脂提高极压抗磨性能主要是含硫、氯和磷的有机化合物，尽管极压性能较好，但是硫、氯和磷化合物会产生腐蚀和环境污染问题。而广泛应用的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)高效极压抗磨剂，现在已显得难于适应形势发展的需要。这是因为：(1)元素Zn会使某些合金轴承(主要指含银、铅部件)产生电化学腐蚀；(2)在高于160度的工况下会因急剧分解而丧失抗氧化和极压抗磨性能。因此，寻找能够克服ZDDP局限性的新型极压抗磨剂已成为润滑脂研发的热点。

在固体润滑剂中，长期以来，工业上用的润滑剂主要有两种：油质润滑剂和固体润滑剂，但它们都有成本高、使用条件较苛刻、更换麻烦、产生废物污染环境等问题。石墨作为固体润滑添加剂以其来源广、价格低、固体润滑效果好等特点，大量应用于工业生产已有上百年的历史。但是使用的超细石墨和二硫化钼粉末的颗粒尺寸为微米尺寸，缺点是混合均匀性差，利用率低，添加量高。

随着技术的发展，石墨烯应运而生，其具有优异的润滑性能。近日，美国阿贡国家实验室科学家Anirudha Sumant和Ali Erdemir领导的研究小组发现，在钢材的接触表面吸附上一层石墨烯将大幅减小其摩擦系数和磨损率，并能有效防止其生锈，堪称神奇。这一工序成本很低、操作简单，只需把含有少量石墨烯的溶液滴到两个接触面之间即可。随着接触面之间的相对运动，石墨烯会均匀并且牢牢地附着在整个接触表面。研究小组估计，如石墨烯润滑剂得到广泛应用，仅节能一项就能每年为美国挽回24.6亿度电能的损失。

针对上述的问题，出现了很多石墨烯润滑剂，在一定程度上必须让石墨烯粉体很好均匀的分散在润滑油中，因石墨烯粉体容易团聚，影响了润滑剂的润滑性能。

因此，上述技术问题需要解决。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种石墨烯润滑剂及其制备方法，目的在于减少石墨烯粉体在润滑剂中的团聚，提高润滑效果。

为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案为：一种石墨烯润滑剂，按照重量份数计包括：

基础油65-70份；流平剂8-13份；分散剂8-15份；清净剂5-12份；抗氧化剂0.5-1.5份；石墨烯粉体0.5-1.5份；

其中，所述石墨烯粉体为三至四层的层状结构。

进一步的，按照重量份数计包括：基础油68份；流平剂10份；分散剂10份；清净剂10份；抗氧化剂1份；石墨烯粉体1份。

进一步的，所述基础油为150SN基础油。

进一步的，所述流平剂为聚羧酸盐。

进一步的，所述稳定剂为聚异丁烯基丁二酰亚胺。

进一步的，所述清净剂为烷基水杨酸钙。

进一步的，所述抗氧化剂为丁基二苯胺。

本发明的另一方面提出一种石墨烯润滑剂制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤(1)，将基础油65-70份、流平剂8-13份、分散剂8-15份、清净剂5-12份、抗氧化剂0.5-1.5份和石墨烯粉体0.5-1.5份加入搅拌机均匀搅拌；

步骤(2)，将经过步骤(1)搅拌后的物料转至高速剪切乳化机进行剪切处理，其中，剪切处理30分钟。

本发明的有益效果是：

本发明的技术方案能够降低石墨烯粉体的团聚程度，提高了润滑性。

具体实施方式

为了进一步了解本技术方案，以下以具体实施例进行说明。

本技术方案一种石墨烯润滑剂，按照重量份数计包括：基础油65-70份；流平剂8-13份；分散剂8-15份；清净剂5-12份；抗氧化剂0.5-1.5份；石墨烯粉体0.5-1.5份；其中，所述石墨烯粉体为三至四层的层状结构。所述基础油为150SN基础油、所述稳定剂为聚异丁烯基丁二酰亚胺、所述清净剂为烷基水杨酸钙、所述抗氧化剂为丁基二苯胺、所述流平剂为聚羧酸盐。

实施例1

一种石墨烯润滑剂按照重量份数计包括：150SN基础油68份；聚羧酸盐10份；聚异丁烯基丁二酰亚胺10份，烷基水杨酸钙10份；丁基二苯胺1份；石墨烯粉体1份；该石墨烯粉体为三层结构。步骤(1)，将上述组份加入搅拌机均匀搅拌；待搅拌均匀后转至高速剪切乳化机进行剪切处理30分钟。

测试：

在10W40标准的发动机润滑油中加入1％上述的石墨烯润滑剂，经过杠杆式抗磨测试机测试，可以承受12个砝码；而不添加该石墨烯润滑剂的发动机润滑油则只能承受三个砝码的力。

通过四球仪PB和PD的测试，添加1％上述的石墨烯润滑剂的石墨烯添加剂的发动机油承压力提高25％。

通过摩擦系数测试，普通基础油(10W40标准的发动机润滑油)的摩擦系数为0.45，而添加了上述石墨烯润滑剂后的润滑油其摩擦系数为0.32,，说明本实施例的技术在润滑油中能够起到很好的润滑作用。

根据该测试，说明本实施例的技术方案具有优异的抗磨效果。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种石墨烯润滑剂，其特征在于，按照重量份数计包括：

基础油65-70份；流平剂8-13份；分散剂8-15份；清净剂5-12份；抗氧化剂0.5-1.5份；石墨烯粉体0.5-1.5份；

其中，所述石墨烯粉体为三至四层的层状结构。

2.如权利要求1所述的一种石墨烯润滑剂，其特征在于，按照重量份数计包括：

基础油68份；流平剂10份；分散剂10份；清净剂10份；抗氧化剂1份；石墨烯粉体1份。

3.如权利要求1或2所述的一种石墨烯润滑剂，其特征在于：

所述基础油为150SN基础油。

4.如权利要求1或2所述的一种石墨烯润滑剂，其特征在于：

所述流平剂为聚羧酸盐。

5.如权利要求1或2所述的一种石墨烯润滑剂，其特征在于：

所述稳定剂为聚异丁烯基丁二酰亚胺。

6.如权利要求1或2所述的一种石墨烯润滑剂，其特征在于：

所述清净剂为烷基水杨酸钙。

7.如权利要求1或2所述的一种石墨烯润滑剂，其特征在于：

所述抗氧化剂为丁基二苯胺。

8.一种石墨烯润滑剂制备方法，其特征在于：该方法用于制备权利要求1至7任一种石墨烯润滑剂，步骤包括如下：

步骤(1)，将基础油65-70份、流平剂8-13份、分散剂8-15份、清净剂5-12份、抗氧化剂0.5-1.5份和石墨烯粉体0.5-1.5份加入搅拌机均匀搅拌；

步骤(2)，将经过步骤(1)搅拌后的物料转至高速剪切乳化机进行剪切处理，其中，剪切处理30分钟。