CN109233938B - 改性石墨烯及其制备方法和润滑油 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性石墨烯及其制备方法和润滑油。该改性石墨烯的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂混匀，加热回流反应，得到改性石墨烯，有机溶剂选自N，N‑二甲基甲酰胺、乙醇及四氯化碳中的至少一种。上述改性石墨烯的制备方法制备的改性石墨烯能够用于制备兼具较好分散性和较优极压抗磨性的润滑油。

Description

改性石墨烯及其制备方法和润滑油
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种改性石墨烯及其制备方法和润滑油。
背景技术
润滑油因具有润滑、辅助冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，在航空、汽车、机械加工、交通运输、冶金、煤炭等行业有着极为广泛的应用，能够减少这些行业的相关设备的摩擦，延长相关设备的使用寿命。然而，随着科技的发展，传统的润滑油的极压抗磨性已经不能满足机械设备的要求。
一些研究通过向润滑油中加入润滑添加剂，以增强润滑油的极压抗磨性。但是，这些润滑添加剂在非极性溶剂中的溶解性较差，加入到润滑油中，容易导致润滑油的分散性较差，不利于润滑油发挥润滑作用。
发明内容
基于此，有必要提供一种改性石墨烯的制备方法，该改性石墨烯的制备方法制备的改性石墨烯能够用于制备兼具较好分散性和较优极压抗磨性的润滑油。
此外，提供一种改性石墨烯及润滑油。
一种改性石墨烯的制备方法，包括如下步骤：
将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂混匀，加热回流反应，得到改性石墨烯，其中，所述有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、乙醇及四氯化碳中的至少一种。
上述改性石墨烯的制备方法通过将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂加热回流反应，有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、乙醇及四氯化碳中的至少一种，使得植酸中的磷原子引入石墨烯中，使得制备得到的改性石墨烯在非极性溶剂中的溶解性较高，采用上述改性石墨烯制备的润滑油的摩擦系数较低，兼具较好分散性和较优极压抗磨性的润滑油。经试验验证，上述改性石墨烯在四氢呋喃、四氯化碳及二氯乙烷中的溶解度分别为13mg/mL～17mg/mL、23mg/mL～27mg/mL、16mg/mL～20mg/mL；添加有该改性石墨烯的润滑油在常温下放置24h仍具有较好的分散性，摩擦系数为0.45～0.53，具有较好的极压抗磨性。
在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯与所述植酸的质量比为1:2～2:1，所述氧化石墨烯的质量与所述有机溶剂的体积比为1:60～1:120；所述加热回流反应中，反应温度为60℃～80℃，反应时间为8h～48h。
在其中一个实施例中，所述将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂混匀的步骤包括：将所述氧化石墨烯与所述植酸混匀，加入所述有机溶剂混匀。
在其中一个实施例中，所述加热回流反应的步骤之后，还包括如下步骤：对加热回流后得到的反应物进行固液分离，收集沉淀并干燥。
一种改性石墨烯，由上述所述的改性石墨烯的制备方法制备得到。
一种润滑油，包括基础油及上述所述改性石墨烯。
在其中一个实施例中，所述改性石墨烯的浓度为0.6g/L～1.3g/L。
在其中一个实施例中，以重量份数计，所述基础油包括60份～70份的α-烯烃、10份～15份的聚甲基丙烯酸酯、10份～15份的邻苯二甲酸酯、5份～8份的聚乙二醇、2份～5份的动物油及1份～3份的二硫代磷酸锌。
在其中一个实施例中，所述α-烯烃选自碳链长度为6～12的α-烯烃中的至少一种；及/或，
所述动物油为猪油。
在其中一个实施例中，所述改性石墨烯的浓度为0.8g/L～1.1g/L，所述基础油以重量份数计包括62份～68份的所述α-烯烃、12份～13份的所述聚甲基丙烯酸酯、11份～14份的所述邻苯二甲酸酯、6份～7份的所述聚乙二醇、3份～4份的所述动物油及1.5份～2.5份的所述二硫代磷酸锌。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。下面给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一实施方式的改性石墨烯的制备方法，通过该制备方法制备的改性石墨烯能够制备兼具较好的分散性和较优的极压抗磨性的润滑油，以使该改性石墨烯能够应用于制备润滑油。具体地，上述改性石墨烯的制备方法包括如下步骤S110～S120：
S110、将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂混匀，加热回流反应，得到反应物，有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、乙醇及四氯化碳中的至少一种。
在其中一个实施例中，将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂混匀的步骤包括：将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀。通过先将氧化石墨烯与植酸混匀后再加入有机溶剂，能够使氧化石墨烯与植酸混合的更加均匀。
在其中一个实施例中，氧化石墨烯与植酸的质量比为1:2～2:1。进一步地，氧化石墨烯与植酸的质量比为1:2～3:2。可选地，氧化石墨烯与植酸的质量比为1:1。在其中一些实施例中，氧化石墨烯与植酸的质量比为1:2、1:1、3:2或2:1。
在其中一个实施例中，氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:60～1:120。进一步地，氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:70～1:100。更进一步地，氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:80。
在其中一个实施例中，加热回流反应中，反应温度为60℃～80℃，反应时间为8h～48h。进一步地，反应温度为65℃～75℃，反应时间为18h～30h。可选地，反应温度为70℃，反应时间为24h。
在其中一个实施例中，加热回流反应的步骤包括：将混匀后的氧化石墨烯、植酸与有机溶剂至于60℃～80℃油浴中反应8h～48h。需要说明的是，上述操作不限于在油浴中进行反应，也可以在水浴中进行反应，只要能够保证反应温度为60℃～80℃即可。
在其中一个实施例中，在S110之前，还包括制备氧化石墨烯的步骤。进一步地，制备氧化石墨烯的步骤包括：向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，固液分离并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀干燥，得到氧化石墨烯。
具体地，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。固液分离的方式为离心。干燥的方式为冷冻干燥。需要说明的是，固液分离的方式不限于为离心，可以为其他分离方式，例如可以是过滤。干燥的方式不限于为冷冻干燥，也可以为其他干燥方式，例如可以是风干或烘干。
S120、将反应物进行固液分离，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
在其中一个实施例中，固液分离的方式为过滤。需要说明的是，固液分离的方式不限于为过滤，可以为其他固液分离方式，例如可以离心。
在其中一个实施例中，干燥的方式为烘干。进一步地，将沉淀于50℃干燥至少24h。需要说明的是，干燥的方式不限于烘干，可以为其他干燥方式，例如可以是风干。
需要说明的是，若反应物能够直接满足使用需求时，则S120省略。
上述改性石墨烯的制备方法至少具有如下优点：
(1)上述改性石墨烯的制备方法通过将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂加热回流反应，有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、乙醇及四氯化碳中的至少一种，使得植酸中的磷原子引入石墨烯中，使得制备得到的改性石墨烯在非极性溶剂中的溶解性较高，采用上述改性石墨烯制备的润滑油的摩擦系数较低，兼具较好分散性和较优极压抗磨性的润滑油。经试验验证，上述改性石墨烯在四氢呋喃、四氯化碳及二氯乙烷中的溶解度分别为13mg/mL～17mg/mL、23mg/mL～27mg/mL、16mg/mL～20mg/mL；添加有该改性石墨烯的润滑油在常温下放置24h仍具有较好的分散性，摩擦系数为0.45～0.53，具有较好的极压抗磨性。
(2)上述改性石墨烯通过将磷元素引入氧化石墨烯中，能够降低改性石墨烯的氧含量，降低改性石墨烯的氧化性，使得改性石墨烯更加稳定；同时，改性石墨烯还能够防止润滑油的老化和变质。
一实施方式的润滑油包括基础油及上述制备方法制备的改性石墨烯。通过加入改性石墨烯，使得该润滑油兼具较好的分散性和较优的极压抗磨性。
在其中一个实施例中，改性石墨烯的浓度为0.6g/L～1.3g/L。此比例的改性石墨烯更够进一步保证润滑油的分散性和极压抗磨性。进一步地，改性石墨烯的浓度为0.8g/L～1.1g/L。更进一步地，润滑油包括0.9g/L～1g/L的改性石墨烯。可选地，改性石墨烯的浓度为0.95g/L。在其中一些实施例中，改性石墨烯的浓度为0.6g/L、0.8g/L、0.9g/L、0.95g/L、1g/L、1.1g/L或1.3g/L。
在其中一个实施例中，以重量份数计，基础油包括60份～70份的α-烯烃、10份～15份的聚甲基丙烯酸酯、1份～3份的二硫代磷酸锌、10份～15份的邻苯二甲酸酯、5份～8份的聚乙二醇及2份～5份的动物油。
α-烯烃具有良好的粘温性能和低温流动性，以保证润滑油的稳定性。
在其中一个实施例中，以重量份数计，基础油包括62份～68份的α-烯烃。此比例的α-烯烃能够进一步保证润滑油的稳定性。进一步地，以重量份数计，基础油包括65份的α-烯烃。在其中一些实施例中，以重量份数计，基础油包括60份、62份、65份、68份或70份的α-烯烃。
在其中一个实施例中，α-烯烃选自碳链长度为6～12的α-烯烃中的至少一种。进一步地，α-烯烃选自碳链长度为6～8的α-烯烃中的至少一种。
聚甲基丙烯酸酯又称聚甲基丙烯酸甲酯，能够改善润滑油的粘度，以使改性石墨烯能够在润滑油中均匀分散，保证润滑油的稳定性。
在其中一个实施例中，以重量份数计，基础油包括12份～13份的聚甲基丙烯酸酯。此比例的聚甲基丙烯酸酯能够使改性石墨烯更加均匀地分散在润滑油中，进一步提高润滑油的稳定性。进一步地，以重量份数计，基础油包括12.5份的聚甲基丙烯酸酯。在其中一些实施例中，以重量份数计，基础油包括10份、12份、12.5份、13份或15份的聚甲基丙烯酸酯。
邻苯二甲酸酯作为一种添加剂，具有助溶的作用，以使润滑油具有较优的分散性。
在其中一个实施例中，以重量份数计，基础油包括11份～14份的邻苯二甲酸酯。进一步地，以重量份数计，基础油包括12份～13份的邻苯二甲酸酯。可选地，以重量份数计，基础油包括12.5份的邻苯二甲酸酯。在其中一些实施例中，以重量份数计，基础油包括10份、12份、12.5份、13份或15份的邻苯二甲酸酯。
在其中一个实施例中，邻苯二甲酸酯为邻苯二甲酸甲酯。需要说明的是，邻苯二甲酸酯不限于为邻苯二甲酸甲酯，也可以为其他邻苯二甲酸酯，例如可以是邻苯二甲酸乙酯。
聚乙二醇的加入能够增强润滑油的润滑性，提高润滑油的极压抗磨性。
在其中一个实施例中，聚乙二醇选自聚乙二醇6000。需要说明的是，聚乙二醇不限于为聚乙二醇6000，还可以为聚乙二醇4000。
在其中一个实施例中，以重量份数计，基础油包括6份～7份的聚乙二醇。在此比例下的聚乙二醇能够进一步增强润滑油的润滑性，进一步提高润滑油的极压抗磨性。进一步地，以重量份数计，基础油包括6.5份的聚乙二醇。在其中一些实施例中，以重量份数计，基础油包括5份、6份、6.5份、7份或8份的聚乙二醇。
动物油用于增加润滑油的润滑性，提高润滑油的极压抗磨性能。
在其中一个实施例中，动物油为猪油。需要说明的是，动物油不限于猪油，也可以为其他类型的动物油。
在其中一个实施例中，以重量份数计，基础油包括3份～4份的动物油。此比例下的动物油能够进一步增加润滑油的润滑性，提高润滑油的极压抗磨性能。进一步地，以重量份数计，基础油包括3.5份的动物油。在其中一些实施例中，以重量份数计，基础油包括2份、3份、3.5份、4份或5份的动物油。
在其中一个实施例中，基础油中，聚乙二醇与动物油的质量比为1～4。此比例下，既能够进一步增强润滑油的极压抗磨性。进一步地，基础油中，聚乙二醇与动物油的质量比为3:2～7:3。可选地，基础油中，聚乙二醇与动物油的质量比为6.5:3.5。
二硫代磷酸锌能够提高润滑油的抗氧化性能，以避免动物油氧化而保证润滑油的极压抗磨性能。
在其中一个实施例中，二硫代磷酸锌为二烷基二硫代磷酸锌。需要说明的是，二硫代磷酸锌不限于为二烷基二硫代磷酸锌，也可以为其他二硫代磷酸锌，例如可以是二苯基二硫代磷酸锌。
在其中一个实施例中，以重量份数计，基础油包括1.5份～2.5份的二硫代磷酸锌。进一步地，以重量份数计，基础油包括2份的二硫代磷酸锌。在其中一些实施例中，以重量份数计，基础油包括1份、1.5份、2份、2.5份、或3份的聚甲基丙烯酸酯。
在其中一个实施例中，改性石墨烯的浓度为0.8g/L～1.1g/L，基础油以重量份数计包括62份～68份的α-烯烃、62份～68份的α-烯烃、12份～13份的聚甲基丙烯酸酯、11份～14份的邻苯二甲酸酯、6份～7份的聚乙二醇、3份～4份的动物油及1.5份～2.5份的二硫代磷酸锌。此配方的润滑油具有更好的分散性和更优异的极压抗磨性。
需要说明的是，基础油不限于上述指出的基础油，也可以为其他基础油，例如美孚1号机油。
上述润滑油包括改性石墨烯，使得润滑油具有较优的极压抗磨性，且改性石墨烯与其他组分配比合理，使得润滑油具有较好的分散性。同时，改性石墨烯的加入能够防止润滑油老化变质，以延长润滑油的使用寿命。经试验验证，上述改性石墨烯在四氢呋喃、四氯化碳及二氯乙烷中的溶解度分别为13mg/mL～17mg/mL、23mg/mL～27mg/mL、16mg/mL～20mg/mL；添加有该改性石墨烯的润滑油在常温下放置24h仍具有较好的分散性，摩擦系数为0.45～0.53，具有较好的极压抗磨性。
以下为具体实施例部分。
以下实施例中，如未特别说明，邻苯二甲酸酯为邻苯二甲酸甲酯；二硫代磷酸锌为二烷基二硫代磷酸锌。
以下实施例中，如未特别说明，“份”均指“重量份数”。
实施例1
本实施例的润滑油包括0.6g/L的改性石墨烯、60份的α-烯烃、15份的聚甲基丙烯酸酯、10份的邻苯二甲酸酯、5份的聚乙二醇、5份的动物油及3份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-己烯。聚乙二醇为聚乙二醇4000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于60℃加热回流反应48h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为1:2。有机溶剂为四氯化碳。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:60。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例2
本实施例的润滑油包括1.3g/L的改性石墨烯、70份的α-烯烃、10份的聚甲基丙烯酸酯、15份的邻苯二甲酸酯、8份的聚乙二醇、2份的动物油及1份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-十二烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于80℃加热回流反应8h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为2:1。有机溶剂为乙醇。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:120。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例3
本实施例的润滑油包括0.95g/L的改性石墨烯、65份的α-烯烃、12.5份的聚甲基丙烯酸酯、12.5份的邻苯二甲酸酯、6.5份的聚乙二醇、3.5份的动物油及2份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-辛烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于70℃加热回流反应24h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为1:1。有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:80。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例4
本实施例的润滑油包括0.8g/L的改性石墨烯、68份的α-烯烃、12份的聚甲基丙烯酸酯、14份的邻苯二甲酸酯、7份的聚乙二醇、3份动物油及1.5份～的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-己烯。聚乙二醇为聚乙二醇4000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于60℃加热回流反应48h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为1:2。有机溶剂为四氯化碳。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:100。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例5
本实施例的润滑油包括1.1g/L的所述改性石墨烯、62份的α-烯烃、13份的聚甲基丙烯酸酯、11份的邻苯二甲酸酯、6份的聚乙二醇、4份的动物油及2.5份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-十二烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于80℃加热回流反应8h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为2:1。有机溶剂为乙醇。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:70。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例6
本实施例的润滑油包括0.6g/L的改性石墨烯、60份的α-烯烃、15份的聚甲基丙烯酸酯、10份的邻苯二甲酸酯、3份的聚乙二醇、5份的动物油及3份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-己烯。聚乙二醇为聚乙二醇4000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于60℃加热回流反应48h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为1:1。有机溶剂为四氯化碳。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:60。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例7
本实施例的润滑油包括1.3g/L的改性石墨烯、70份的α-烯烃、10份的聚甲基丙烯酸酯、15份的邻苯二甲酸酯、10份的聚乙二醇、2份的动物油及1份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-十二烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于80℃加热回流反应24h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为2:1。有机溶剂为乙醇。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:120。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例8
本实施例的润滑油包括0.95g/L的改性石墨烯、65份的α-烯烃、12.5份的聚甲基丙烯酸酯、12.5份的邻苯二甲酸酯、6.5份的聚乙二醇、3.5份的动物油及2份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-辛烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入去离子水混匀，于70℃加热回流反应24h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为1:1。氧化石墨烯的质量与去离子水的体积比为1:80。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例9
本实施例的润滑油包括0.95g/L的改性石墨烯、65份的α-烯烃、12.5份的聚甲基丙烯酸酯、12.5份的邻苯二甲酸酯、6.5份的聚乙二醇、3.5份的动物油及2份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-辛烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。改性石墨烯为南京先丰纳米材料科技有限公司的改性石墨烯。
实施例10
本实施例的润滑油包括0.95g/L的改性石墨烯、65份的α-烯烃、12.5份的聚甲基丙烯酸酯、12.5份的邻苯二甲酸酯、6.5份的聚乙二醇、3.5份的动物油及2份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-辛烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于70℃加热回流反应24h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为1:1。有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:80。氧化石墨烯为南京先丰纳米材料科技有限公司的氧化石墨烯。
(2)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
实施例11
本实施例的润滑油包括0.95g/L的改性石墨烯、65份的α-烯烃、12.5份的聚甲基丙烯酸酯、12.5份的邻苯二甲酸酯、6.5份的聚乙二醇、3.5份的动物油及2份的二硫代磷酸锌。其中，α-烯烃为α-辛烯。聚乙二醇为聚乙二醇6000。
本实施例的改性石墨烯的制备过程如下：
(1)向质量百分含量为98％的硫酸水溶液中加入石墨粉混匀，再加入高锰酸钾混匀，再加入去离子水，体系升温至35℃，并于35℃下维持60min；加入双氧水反应60min，离心并收集沉淀，用乙醇与去离子水交替洗涤沉淀；将沉淀冷冻干燥，得到氧化石墨烯。其中，石墨粉的质量与硫酸水溶液的体积比为1:60。高锰酸钾与石墨粉的质量比为1:6。双氧水的体积与石墨粉的质量比为1:6。
(2)将氧化石墨烯与植酸混匀，加入有机溶剂混匀，于70℃加热回流反应24h，得到反应物。氧化石墨烯与植酸的质量比为1:1。有机溶剂为乙醇。氧化石墨烯的质量与有机溶剂的体积比为1:80。
(3)将反应物过滤，收集沉淀并干燥，得到改性石墨烯。
测试：
(1)测定实施例1～11的改性石墨烯在四氢呋喃、四氯化碳、二氯乙烷及机油(即美孚1号机油)中的溶解度。测定结果详见表1。表1表示的是实施例1～11的改性石墨烯在四氢呋喃、四氯化碳及二氯乙烷中的溶解度。
表1
Figure BDA0001836926380000161
Figure BDA0001836926380000171
从表1可以看出，实施例1～5和实施例11的改性石墨烯在四氢呋喃、四氯化碳、二氯乙烷及机油中的溶解度分别为6.8mg/mL～9.6mg/mL、5.6mg/mL～7.7mg/mL、3.2mg/mL～5.3mg/mL及6.2mg/mL～7.6mg/mL，说明上述改性石墨烯的制备方法制备的改性石墨烯在非极性溶剂中的溶解性较高。
(2)对实施例1～11的润滑油的分散性和摩擦系数进行测定。测定结果详见表2。
具体地，润滑油的分散性的测定过程如下：将润滑油制备完成后，立即用肉眼观察润滑油中是否有肉眼可见的颗粒(即为放置0h时)；并且将制备完成的润滑油置于常温下放置24h后，用肉眼观察是否有肉眼可见的颗粒(即为放置24h时)；判断标准为：有肉眼可见的颗粒即为“有”，无肉眼可见的颗粒即为“无”；
采用摩擦系数测定仪测定润滑油的摩擦系数。
表2实施例1～11的润滑油的分散性和摩擦系数
Figure BDA0001836926380000172
Figure BDA0001836926380000181
从表2可以看出，实施例1～5和实施例11的润滑油的摩擦系数为0.45～0.53，摩擦系数较小，说明上述润滑油具有较低的摩擦系数，具有较优的极压抗磨性。实施例1～5和实施例11的润滑油放置0h和放置24h后均未出现肉眼可见的颗粒，说明上述润滑油的分散性较好，放置24h仍具有较好的分散性，具有较优的稳定性。
实施例6～7的润滑油的摩擦系数高于实施例1～2，并且实施例6～7的润滑油放置24h后出现肉眼可见的颗粒，说明实施例6～7的润滑油的分散性较差，极压抗磨性也较差。
实施例8的润滑油的摩擦系数高于实施例3，并且实施例8的润滑油放置0h即出现肉眼可见的颗粒，说明实施例8的润滑油的分散性较差，极压抗磨性也较差，进而说明在制备改性石墨烯的过程中加入有机溶剂制备的改性石墨烯更有利于提高润滑油的分散性和极压抗磨性。
综上所述，上述改性石墨烯的制备方法制备得到的改性石墨烯在非极性溶剂中的溶解性较高，采用上述改性石墨烯制备的润滑油的摩擦系数较低，在常温下放置24h仍具有较好的分散性，兼具较好分散性和较优极压抗磨性的润滑油，并且上述制备方法操作简单，能够用于大规模工业化的生产。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种润滑油，其特征在于，包括基础油及改性石墨烯；
其中，所述改性石墨烯的浓度为0.6g/L～1.3g/L；以重量份数计，所述基础油包括60份～70份的α-烯烃、10份～15份的聚甲基丙烯酸酯、10份～15份的邻苯二甲酸酯、5份～8份的聚乙二醇、2份～5份的动物油及1份～3份的二硫代磷酸锌；
所述改性石墨烯按照以下步骤制备：
将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂混匀，加热回流反应，得到改性石墨烯，其中，所述有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、乙醇及四氯化碳中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述氧化石墨烯与所述植酸的质量比为1:2～2:1，所述氧化石墨烯的质量与所述有机溶剂的体积比为1:60～1:120；所述加热回流反应中，反应温度为60℃～80℃，反应时间为8h～48h。
3.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述将氧化石墨烯、植酸与有机溶剂混匀的步骤包括：将所述氧化石墨烯与所述植酸混匀，加入所述有机溶剂混匀。
4.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述加热回流反应的步骤之后，还包括如下步骤：对加热回流后得到的反应物进行固液分离，收集沉淀并干燥。
5.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述α-烯烃选自碳链长度为6～12的α-烯烃中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述动物油为猪油。
7.根据权利要求1所述的润滑油，其特征在于，所述改性石墨烯的浓度为0.8g/L～1.1g/L，所述基础油以重量份数计包括62份～68份的所述α-烯烃、12份～13份的所述聚甲基丙烯酸酯、11份～14份的所述邻苯二甲酸酯、6份～7份的所述聚乙二醇、3份～4份的所述动物油及1.5份～2.5份的所述二硫代磷酸锌。
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