CN110643412A - 一种高温石墨烯氟基润滑脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提供了一种高温石墨烯氟基润滑脂,它是由下述重量配比的原料制备而成的:石墨烯0.1~1份,全氟醚油14~21份,聚四氟乙烯超细微粉45~49份,润滑剂0.1~0.3份,润滑脂35~45份。试验结果表明,本发明制备得到的高温石墨烯氟基润滑脂具有优异的润滑效果,即使在高温工作温度下仍显现长期良好的润滑性,能降低零件之间的相互摩擦,显著润湿金属表面。在长期高温状态下,即使基础油逐渐变干,石墨烯氟基脂任有多重保障性的润滑剂支撑,起到润滑作用,继续保护机器连接螺纹部件不受损。

Description

一种高温石墨烯氟基润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑技术领域,具体涉及一种高温石墨烯氟基润滑脂及其制备方法。
背景技术
螺丝在日常生活当中和工业生产制造中,是必不可少的。螺丝的原理是利用螺纹的圆形旋转和摩擦力、物理学、数学原理,循序渐进地紧固器物件的工具,使工业制品组成固定件。螺丝按用途可分为三类:机械螺丝、紧定螺丝和非标螺丝。机械螺丝分两种,一种是用于紧固螺纹孔,与带有通孔的零件之间的紧固连接,不需要螺母配合,这种连接形式称为螺丝连接,也属于可拆卸连接;另一种是与螺母配合,用于两个带有通孔的零件之间的紧固连接。机械螺丝是最常用的螺丝。紧定螺丝是主要用于固定两个零件之间的相对位置的螺丝。非标螺丝是有特殊用途的螺丝。
螺丝是由金属制造的,金属的性质决定它受潮后就会锈蚀,螺丝长期使用锈蚀后,如需检修机器,螺丝很有可能会很难拆卸。因为螺丝的锈蚀通常会导致其内外螺纹发生变形,甚至使螺丝卡死,无法再旋转。而润滑脂是一种由稠化剂、基础油及添加剂组成的从半流体到固体状的润滑剂产品,在生产生活中应用广泛。润滑脂可以在机械的摩擦部位起到降低摩擦、防止磨损的作用,同时还兼有防止金属腐蚀的保护作用及密封防尘作用。
石墨烯具有非常薄的纳米层状结构,因为其摩擦系数低、耐磨性能高、机械强度高、弹性模量和导热率高等优点而广泛应用于润滑技术领域。但是,目前大部分润滑脂仍然不能满足机械在高温下长期运行的需求。
因此,制备出一种在高温工作温度下仍显现长期良好的润滑性、适用于高温机械连接螺丝的润滑脂非常必要。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高温石墨烯氟基润滑脂,它是由下述重量配比的原料制备而成的:
Figure BDA0002186346890000011
Figure BDA0002186346890000021
优选地,它是由下述重量配比的原料制备而成的:
Figure BDA0002186346890000022
进一步地,所述石墨烯为氧化石墨烯、还原型非氧化石墨烯、机械剥离型氧化石墨烯中的一种或多种。
进一步地,所述全氟醚油为聚全氟甲乙醚油、聚全氟异丙醚油中的一种或多种。
进一步地,所述聚四氟乙烯超细微粉为聚四氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。
进一步地,所述润滑剂为烃类化合物、酯化蜡、微晶蜡、蒙旦蜡中的一种或多种。
进一步地,所述润滑剂为酯化蜡、蒙旦蜡中的一种或多种。
进一步地,所述润滑脂为皂基脂、非皂基脂中的一种或多种。
进一步地,所述润滑脂为石墨稠化剂润滑脂、炭黑稠化剂润滑脂、石棉稠化剂润滑脂中的一种或多种。
本发明还提供了一种制备上述石墨烯氟基润滑脂的方法,包括以下步骤:
(1)取全氟醚油和聚四氟乙烯超细微粉,倒入搅拌机中进行预混,让四氟乙烯充分吸收全氟醚油,溶胀后直至粘稠状,得备用物;
(2)在搅拌机静止状态下将石墨烯、润滑剂加入步骤⑴得到的备用物的表面,再加入润滑脂,启动搅拌机,搅拌,制备得到石墨烯氟基润滑脂。
进一步地,步骤(1)中,所述搅拌机为不锈钢板制的低速搅拌机;和/或,所述预混条件为:转速为10-30转/分钟,搅拌5-10分钟。
更进一步地,步骤(1)中所述预混条件为:转速为20转/分钟,搅拌8分钟。
进一步地,步骤(2)中,所述润滑脂加入时,完全覆盖住石墨烯和润滑剂的表面;和/或,所述搅拌条件为:在10-20转/分钟下搅拌10-20分钟。
更进一步地,步骤(2)中,所述搅拌条件为:先在10转/分钟下搅拌8分钟,再在20转/分钟下搅拌8分钟。
本发明还提供了上述石墨烯氟基润滑脂用于高温机械的连接螺丝、轴承、齿轮的用途。本发明高温石墨烯氟基润滑脂使用简单方便,使用时只需将润滑脂均匀地涂抹在螺丝的螺纹表面即可。
本发明高温石墨烯氟基润滑脂除在机器零部件连接螺纹用外,还可用于高温机械的轴承、齿轮等的润滑,以及降低机械摩擦,防止机械磨损和防止金属腐蚀的作用。
本发明在通用润滑剂分子结构中引入具有高温润滑性的碳碳键石墨烯、氟取代基、醚键和烃类化合物,润滑剂与润滑剂之间具有一定的相容性和亲和力,这种亲和力通常是依靠各润滑剂分子结构中的极性基团来获得的,形成了一种新的稠厚的油脂状半固体复合润滑脂,它们的复合效应功能,起到了意想不到的多重保护系统,这也是本发明的核心创新点。本发明的润滑脂的功能主要体现在高温机械的表面,形成一层润滑剂的分子层,这样由于润滑剂分子层的存在在机械与零件之间形成一个润滑界面,结果降低了设备之间的摩擦。各润滑剂分子结构中碳链效应,润滑界面对两个摩擦界面的作用明显,因而具有优异的润滑效果。
本发明制备得到的石墨烯氟基润滑脂具有优异的润滑效果,即使在高温工作温度下仍显现长期良好的润滑性,能显著降低零件之间的相互摩擦,显著润湿金属表面。在长期高温状态下,即使基础油逐渐变干,石墨烯氟基脂任有多重保障性的润滑剂支撑,起到润滑作用,继续保护机器连接螺纹部件不受损。
显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
具体实施方式
实施例1本发明高温石墨烯氟基润滑脂的制备
步骤(1)
取聚四氟乙烯超细微粉44.6份、全氟醚油15份,倒入不锈钢板制的低速搅拌机中进行预混,在20转/分钟下搅拌8分钟,待聚四氟乙烯将全氟醚油全部吸收,成粘稠状备用;
步骤(2)
将石墨烯0.2份、润滑剂(酯化蜡)0.2份,静态轻慢放在步骤(1)所得备用预混料表面中心;再将润滑脂(黄油)40份,静态盖在石墨烯、润滑剂上,使得石墨烯、润滑剂无外露,先在10转/分钟下搅拌8分钟后,再在20转/分钟下搅拌8分钟,即得高温石墨烯氟基润滑脂。
实施例2本发明高温石墨烯氟基润滑脂的制备
步骤(1)
取聚四氟乙烯超细微粉44.7份、全氟醚油15份,倒入不锈钢板制的低速搅拌机中进行预混,在20转/分钟下搅拌8分钟,待聚四氟乙烯将全氟醚油全部吸收,成粘稠状备用;
步骤(2)
将石墨烯0.1份、润滑剂(蒙旦蜡)0.2份,静态轻慢放在步骤(1)所得备用预混料表面中心;再将润滑脂(黄油)40份,静态盖在石墨烯、润滑剂上,使得石墨烯、润滑剂无外露,先在10转/分钟下搅拌8分钟后,再在20转/分钟下搅拌8分钟,即得高温石墨烯氟基润滑脂。
以下通过实际案例和实验例来证明本发明高温石墨烯氟基润滑脂的有益效果。
案例1
(1)材料:高温石墨烯氟基润滑脂
(2)机械:南京杰思特
Figure BDA0002186346890000042
双螺杆挤出机
(3)方法与结果:
该挤出机在一次实验中误插入改刀,将机器卡死不能运转。必须将机器拆开,取出异物,拆机器必须将连接上下双螺杆筒体的12颗螺钉拧出。此前装配此机器时螺丝钉上涂抹的是通用润滑剂(中石化7404密封润滑脂),经长期高温运行,螺丝锈蚀变形,螺丝与螺母之间被三氧化二铁充实,螺丝完全不能松动,根本卸不出来。M10的内六角螺钉的内六角部位全部损坏、变形,靠内六角扳手已无法工作。只有用电钻将螺钉的六角帽钻掉,再用
Figure BDA0002186346890000043
的钻,将螺钉钻穿后,再用M10的丝锥,把螺纹理通。12颗螺丝,4个人用了4天才完成。
此次事故后,我们在机器的螺钉上涂抹了研制的高温石墨烯氟基润滑脂(即实施例2制得的高温石墨烯氟基润滑脂)。3年后,在同一台机器上,也是改刀伸进了机器(在双螺杆挤出机运行中这种事故常发生),再次将机器卡死。由于涂抹了石墨烯氟基润滑脂,螺钉正常取出,2个人只用了一个小时,就完成了故障排除。
可以看出,与通用润滑剂(中石化7404密封润滑脂)相比,利用本发明的高温石墨烯氟基润滑脂,在南京杰思特
Figure BDA0002186346890000041
双螺杆挤出机高温工作3年后,仍显现长期良好的润滑性,保护了机器连接螺纹部件不受损,大大降低了故障排除时间。
实验例1、本发明高温石墨烯氟基润滑脂的润滑效果评价
将本发明实施例2制得的高温石墨烯氟基润滑脂和对照润滑剂(通用润滑剂)在多个企业试用,记录使用后机器螺纹部件第一次出现锈蚀、卡死、变形或松动的平均时间,结果如表1所示。
可以看出,与通用润滑剂相比,使用本发明的高温石墨烯氟基润滑脂能够有效减少机器螺纹部件出现锈蚀、卡死、变形或松动,使机器在更长的时间内正常运行。所以,本发明制备得到的石墨烯氟基润滑脂比通用润滑脂具有更加优异的润滑效果。
表1机器螺纹部件第一次出现锈蚀、卡死、变形或松动的平均时间
本发明石墨烯氟基润滑脂 通用润滑剂
平均时间(月) 36 12
综上,本发明制备得到的石墨烯氟基润滑脂具有优异的润滑效果,即使在高温工作温度下仍显现长期良好的润滑性,能降低零件之间的相互摩擦,显著润湿金属表面。在长期高温状态下,即使基础油逐渐变干,石墨烯氟基脂任有多重保障性的润滑剂支撑,起到润滑作用,继续保护机器连接螺纹部件不受损。

Claims (10)

1.一种高温石墨烯氟基润滑脂,它是由下述重量配比的原料制备而成的:
Figure FDA0002186346880000011
2.根据权利要求1所述的高温石墨烯氟基润滑脂,其特征在于:它是由下述重量配比的原料制备而成的:
3.根据权利要求1或2所述的高温石墨烯氟基润滑脂,其特征在于:所述石墨烯为氧化石墨烯、还原型非氧化石墨烯、机械剥离型氧化石墨烯中的一种或多种;
和/或,所述全氟醚油为聚全氟甲乙醚油、聚全氟异丙醚油中的一种或多种;
和/或,所述聚四氟乙烯超细微粉为聚四氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种;
和/或,所述润滑剂为烃类化合物、酯化蜡、微晶蜡、蒙旦蜡中的一种或多种;
和/或,所述润滑脂为皂基脂、非皂基脂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的高温石墨烯氟基润滑脂,其特征在于:所述润滑剂为酯化蜡、蒙旦蜡中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的高温石墨烯氟基润滑脂,其特征在于:所述润滑脂为石墨稠化剂润滑脂、炭黑稠化剂润滑脂、石棉稠化剂润滑脂中的一种或多种。
6.权利要求1~5任一项所述的高温石墨烯氟基润滑脂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)取全氟醚油和聚四氟乙烯超细微粉,倒入搅拌机中进行预混,让四氟乙烯充分吸收全氟醚油,溶胀后直至粘稠状,得备用物;
(2)在搅拌机静止状态下将石墨烯、润滑剂加入步骤⑴得到的备用物的表面,再加入润滑脂,启动搅拌机,搅拌,制备得到高温石墨烯氟基润滑脂。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述搅拌机为不锈钢板制的低速搅拌机;
和/或,所述预混条件为:转速为10-30转/分钟,搅拌5-10分钟,优选地,所述预混条件为:转速为20转/分钟,搅拌8分钟。
8.根据权利要求6-7任一项所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述润滑脂加入时,完全覆盖住石墨烯和润滑剂的表面;和/或,所述搅拌条件为:在10-20转/分钟下搅拌10-20分钟。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述搅拌条件为:先在10转/分钟下搅拌8分钟,再在20转/分钟下搅拌8分钟。
10.权利要求1~5任一项所述的高温石墨烯氟基润滑脂用于润滑高温机械的连接螺丝、轴承、齿轮的用途。
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