CN111363601B - 氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂、制法与应用 - Google Patents

氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂、制法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂、制法与应用。所述制备方法包括：使氟化氧化石墨烯、酸性物质、水/乙醇溶液均匀混合，形成混合溶液，并加入钛源进行陈化，之后加入乙醇，获得均匀混合反应体系；使所述均匀混合反应体系于160～190℃进行水热反应20～30h，得到氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂。本发明采用原位制备氟化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，所获复合材料与润滑油具有良好的相容性，从而得到分散均匀的润滑油，该改性润滑油在不同载荷条件下的减摩抗磨性能远远优于纯的润滑油，所需要纳米润滑添加剂的添加量很少，有效节约了资源，同时制备工艺简单，经济实用，适于工业化推广。

Description

氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂、制法与应用
技术领域
本发明涉及一种润滑添加剂，尤其涉及一种氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂，以及一种氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油及其制备方法与应用，属于金属防护技术领域。
背景技术
石墨烯是一种二维纳米材料，具有高导电性、高机械强度、高耐磨性等优点，近年来在润滑油添加剂领域得到了广泛关注。石墨烯及其衍生物(富勒烯、碳纳米管等)作为润滑油添加剂，具有优异的比表面积、良好的热性能和电学性能。
氟化石墨烯是一种新型的石墨烯衍生物，是指石墨烯被部分或者全部氟化，既继承了石墨烯的高机械强度，同时又具有耐高温、化学稳定性等特点。相较于传统的石墨烯，氟化石墨烯由于其更大的面间距和易剪切性能具有更优异的润滑性能。因此，氟化石墨烯作为润滑添加剂在润滑领域有重要的应用前景。但是氟化石墨烯直接添加至GTL-8润滑油里面，由于氟化石墨烯的表面能和氟元素的存在，在润滑油中分散不均匀，限制了润滑油的减摩抗磨作用。同时，纳米二氧化钛有着优异的减摩、耐磨和润滑性能，被广泛运用于抗磨薄膜的制备。但现有技术中尚未有将两者结合在一起运用的报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂及其制备方法，以克服现有技术的不足。
本发明的另一目的还在于提供一种氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油及其制备方法与应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂的制备方法，其包括：
使氟化氧化石墨烯、酸性物质、水/乙醇溶液均匀混合，形成混合溶液，并加入钛源进行陈化，之后加入乙醇，获得均匀混合反应体系；
使所述均匀混合反应体系于160～190℃进行水热反应20～30h，得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，即氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂。
本发明实施例还提供了由前述方法制备的氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂，其其包括氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，其包括氟化氧化石墨烯，以及负载于所述氟化氧化石墨烯表面的二氧化钛纳米颗粒。
本发明实施例还提供了一种氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油，其包括润滑油，以及前述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂。
本发明实施例还提供了所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油的制备方法，其包括：
将润滑油与氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂充分混合均匀，获得所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油。
本发明实施例还提供了前述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂或氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油于金属基材表面减摩抗磨领域中的用途。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明采用原位制备氟化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料的方法，得到的二氧化钛稳定均匀的生长在氟化石墨烯纳米片上；
2)本发明提供的氟化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料与GTL-8润滑油具有良好的相容性，从而得到分散均匀的润滑油；该改性GTL-8润滑油在不同载荷条件下的减摩抗磨性能远远优于纯的GTL-8润滑油，同时，氟化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒增强润滑油的减摩抗磨性能也优于单独的氟化石墨烯和二氧化钛的减摩抗磨性能，起到了1加1大于2的作用；在本发明中，所需要的纳米润滑添加剂的添加量很少，有效节约了资源，同时制备工艺简单，经济实用，适于工业化推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b分别是本发明实施例1所获得的氟化氧化石墨烯和氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料的透射图像。
图2a是对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、本发明实施例1在不同载荷下的摩擦系数图。
图2b是对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、本发明实施例1在同一摩擦条件下的摩擦系数和磨损率图。
具体实施方式
氟化石墨烯具有两倍于石墨烯的面间距，有更优异的润滑性能，可用于润滑油添加剂；相比于石墨烯负载纳米氧化物，氟化石墨烯提供了二氧化钛负载形核生长所需的活性位点，使得二氧化钛可以稳定均匀的负载在氟化石墨烯上。
鉴于现有技术的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要方案是：所述氟化氧化石墨烯改性润滑油包括：润滑油，以及纳米润滑添加剂；所述纳米润滑添加剂为氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，即氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂。
本发明采用原位制备氟化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料的方法，得到的二氧化钛稳定均匀的生长在氟化石墨烯纳米片上。本发明还提供了氟化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料改性GTL-8润滑油在不同载荷条件下的摩擦学性能研究。发现氟化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料在润滑油中可稳定分散，同时，其减摩抗磨性能远远优于GTL-8润滑油、氟化石墨烯增强的润滑油和二氧化钛颗粒增强的润滑油，起到了1加1大于2的作用。
本发明将氟化石墨烯和纳米二氧化钛这两种纳米材料合成一种新型纳米复合材料被作为添加剂加入到润滑油中时既可以减少纳米材料的团聚现象，同时起到1加1大于2的协同作用，达到提高润滑油摩擦学性能的目的。
如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供了一种氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂的制备方法，其包括：
使氟化氧化石墨烯、酸性物质、水/乙醇溶液均匀混合，形成混合溶液，并加入钛源进行陈化，之后加入乙醇，获得均匀混合反应体系；
使所述均匀混合反应体系于160～190℃进行水热反应20～30h，得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，即氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂。
在一些实施例中，所述制备方法具体包括：将氟化氧化石墨烯、酸性物质加入所述水/乙醇溶液中，并于25～60℃搅拌15～40min，形成所述混合溶液。
进一步地，本发明中采用氟化氧化石墨烯有利于TiO2负载量及结合强度，而且氧化石墨烯氟化后层间距增大。本发明中采用的氟化氧化石墨烯是直接氟化得到的有含氧官能团和氟原子的石墨烯，方法简单可大规模生产且得到的氟化氧化石墨烯片径尺寸大片层厚度小(片径尺寸500nm～1μm，片层厚度2.25nm～3.34nm)。同时，本发明所用的氟化氧化石墨烯是中等氟化程度(F/C大约0.17～0.63)的氧化石墨烯，它片层上丰富的基团(羟基，羧基，醛基和酯基等)可以为进一步的二氧化钛负载提供更多的生长位点，并且，本发明通过原位生长负载二氧化钛的方式结合更牢固。
进一步地，所述氟化氧化石墨烯与酸性物质的质量体积比为0.1g～0.5g：1ml～5ml。
进一步地，所述酸性物质与水/乙醇溶液的体积比为1～5：30～60。
进一步地，所述酸性物质可以包括冰醋酸、硫酸等，但不限于此。
进一步地，所述水/乙醇溶液中水与乙醇的体积比为1：5～1：9。
在一些实施例中，所述制备方法具体包括：将钛源缓慢滴加至所述混合溶液中，并于25～60℃陈化1～4h。
进一步地，所述钛源可以包括硫酸钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、氯化钛等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。例如，当所述酸性物质为硫酸时，所述钛源可以选用硫酸钛；又例如，当所述酸性物质为冰醋酸时，所述钛源可以选用钛酸四丁酯、异丙醇钛、氯化钛等。
在一些实施例中，所述制备方法还包括：在所述水热反应结束后，经离心处理获得混合物，再洗涤和干燥，获得氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料。
进一步地，所述离心处理的功率为5000～10000转/分，时间为3～10min。
进一步地，所述洗涤采用的洗涤剂包括乙醇，洗涤次数为2～4次。
进一步地，所述干燥的温度为50～80℃，时间为6～24h。
其中，作为本发明的一更为优选的实施案例之一，所述的氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒的制备方法可以包括以下步骤：
S1)加入0.1～0.5g氟化氧化石墨烯和1～5ml冰醋酸到30～60ml水/乙醇溶液中。在25～60℃条件下搅拌15～40分钟。将1～7ml钛酸四丁酯缓慢滴加到混合溶液中，并在25～60℃下陈化1～4h；
S2)将乙醇加入溶液中，直至总体积达到50～80ml，然后将悬浮液移入100ml聚四氟乙烯内衬的水热反应器中，并在160～190℃下密封加热20～30h；
S3)用离心机离心得到的沉淀再乙醇洗涤2-4次，然后在50～80℃下干燥6～24h，得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料。
进一步地，所述步骤S1具体为：加入0.1～0.5g氟化氧化石墨烯和1～5ml冰醋酸到30～60ml水/乙醇溶液中。其中30～60ml水/乙醇溶液中去离子水和乙醇的体积比为1：5～1：9。
进一步地，所述步骤S3具体为：用离心机离心得到的沉淀用乙醇洗涤2～4次，其中离心功率为5000～10000转/分，离心时间为3～10分钟。
本发明实施例的另一个方面还提供了由前述方法制备的氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂，其包括氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，其包括氟化氧化石墨烯，以及负载于所述氟化氧化石墨烯表面的二氧化钛纳米颗粒。
进一步地，所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料的径向尺寸范围为400nm～900nm。
进一步地，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径范围为5～10nm。
进一步地，所述氟化氧化石墨烯与二氧化钛纳米颗粒的质量比为1.7:8.3～2.5:7.5。
本发明中采用氟化氧化石墨烯有利于TiO2负载量及结合强度，而且氧化石墨烯氟化后层间距增大。本发明中采用的氟化氧化石墨烯是直接氟化得到的有含氧官能团和氟原子的石墨烯，方法简单可大规模生产且得到的氟化氧化石墨烯片径尺寸大片层厚度小(片径尺寸500nm～1μm，片层厚度2.25nm～3.34nm)。同时，本发明所用的氟化氧化石墨烯是中等氟化程度(F/C大约0.17～0.63)的氧化石墨烯，它片层上丰富的基团(羟基，羧基，醛基和酯基等)可以为进一步的二氧化钛负载提供更多的生长位点，并且，本发明通过原位生长负载二氧化钛的方式结合更牢固。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油，其包含润滑油，以及前述的氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂。
进一步地，所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油中氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂的含量为0.1～0.5mg/ml。
进一步地，所述润滑油包括GTL-8润滑油、PAO-6润滑油、PAO-9润滑油、PAO-4润滑油、10W-40润滑油等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油的制备方法，其包括：
将润滑油与氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂充分混合均匀，获得所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油。
进一步地，所述润滑油包括GTL-8润滑油、PAO-6润滑油、PAO-9润滑油、PAO-4润滑油、10W-40润滑油等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步地，所述制备方法包括：将润滑油与氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂均匀混合并超声振动，获得所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油。
更进一步地，所述充分均匀混合为超声振动，所述超声振动的超声功率为1000～2000W，时间为5～15min。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料及改性润滑油在不同载荷条件下的摩擦学性能研究。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂或氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油于金属基材表面减摩抗磨等领域中的用途。
藉由前述一种氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料改性润滑油，可以起到对金属基材表面起到表面减摩抗磨的作用。
综上所述，本发明提供的氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油在不同载荷条件下的摩擦学性能研究。发现其减摩抗磨性能远远优于纯的润滑油，所需要的纳米润滑添加剂的添加量很少，有效节约了资源，同时制备工艺简单，经济实用，适于工业化推广。
进一步地，我们的制备方法是水热法原位制备，在不破坏原有氟化氧化氧化石墨烯的结构条件下，制备的二氧化钛纳米颗粒只有5-10nm，颗粒大小均匀且能够稳定负载在氟化氧化氧化石墨烯上。
进一步地，我们所用的氟化氧化氧化石墨烯是直接氟化氧化得到的有含氧官能团和氟原子的石墨烯，方法简单可大规模生产且得到的氟化氧化氧化石墨烯片径尺寸大片层厚度小。同时，氟化氧化氧化石墨烯片层上丰富的基团可以为进一步的二氧化钛负载提供更多的生长位点。
下面结合若干优选实施例及附图、对比例对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件。
对比例1
将GTL-8润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
对比例2
将氟化氧化石墨烯按0.06mg/ml的比例加入GTL-8润滑油，经过一段时间的超声振动，即可得到改性后的GTL-8润滑油。然后将所获润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
对比例3
将二氧化钛颗粒按0.24mg/ml的比例加入加入GTL-8润滑油，经过一段时间的超声振动，即可得到改性后的GTL-8润滑油。然后将所获润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
对比例4
将二氧化钛颗粒和氟化氧化石墨烯分别按0.24mg/ml和0.06mg/ml的比例加入加入GTL-8润滑油，经过一段时间的超声振动，即可得到改性后的GTL-8润滑油。然后将所获润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
实施例1
S1)、加入0.2g氟化氧化石墨烯和2ml冰醋酸到40ml水/乙醇溶液(其中水与乙醇的体积比为1：5)中。在30℃条件下搅拌30分钟。将5ml钛酸四丁酯缓慢滴加到混合溶液中，并在40℃下陈化2h。
S2)、将乙醇加入溶液中，直至总体积达到70ml，然后将悬浮液移入100ml聚四氟乙烯内衬的水热反应器中，并在180℃下密封加热24小时。
S3)、用离心机离心得到的沉淀再乙醇洗涤3次，离心的功率为5000转/分，时间为10min，然后在60℃下干燥12h得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料。
S4)、将氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料按0.3mg/ml的比例加入GTL-8润滑油，经过超声振动，超声功率为1000W，时间为15min，即可得到改性后的GTL-8润滑油。然后将所获润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
本实施例中氟化氧化石墨烯和氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料的透射图像可参阅图1a和图1b。
本案发明人还对以上对比例1-4、实施例1所获GTL-8润滑油的减摩抗磨性能进行了如下表征：
利用多功能高温摩擦磨损试验机(UMT-3)对实施例1分别在载荷为3N、5N和10N，频率为2Hz的试验条件下进行摩擦测试，每个试验为30min，每个样品在相同的测试条件下进行至少3次的试验，所得的摩擦系数如图2a所示。在5N，2Hz测试条件下对实施例1、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4进行摩擦测试，所得的摩擦系数和磨损率如图2b所示。实施例1、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4在在5N，2Hz测试条件下的摩擦系数和磨损率结果表明：添加了0.3mg/ml二氧化钛颗粒修饰氟化氧化石墨烯改性的GTL-8润滑油拥有最低的摩擦系数(0.130)，拥有最小的磨损率(2.73×10-7mm3·N-1·m-1)，表明了最佳的减摩抗磨性能。
实施例2
S1)、加入0.1g氟化氧化石墨烯和2ml冰醋酸到30ml水/乙醇溶液(其中水与乙醇的体积比为1：6)中。在25℃条件下搅拌40分钟。将6ml异丙醇钛缓慢滴加到混合溶液中，并在25℃下陈化4h。
S2)、将乙醇加入溶液中，直至总体积达到70ml，然后将悬浮液移入100ml聚四氟乙烯内衬的水热反应器中，并在190℃下密封加热20小时。
S3)、用离心机离心得到的沉淀再乙醇洗涤2次，离心的功率为6000转/分，时间为8min，然后在50℃下干燥24h得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料。
S4)、将氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料按0.1mg/ml的比例加入PAO-6润滑油，经过超声振动，超声功率为1200W，时间为12min，即可得到改性后的PAO-6润滑油。然后将所获润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
本案发明人还对以上对本实施例所获PAO-6润滑油的减摩抗磨性能进行了如下表征：
利用多功能高温摩擦磨损试验机(UMT-3)对本实施例的PAO-6润滑油分别在载荷为3N、5N和10N，频率为2Hz的试验条件下进行摩擦测试，每个试验为30min，每个样品在相同的测试条件下进行至少3次的试验。在5N，2Hz测试条件下对本实施例产品进行摩擦测试。实施例2在5N，2Hz测试条件下的摩擦系数和磨损率结果表明：添加了0.1mg/ml二氧化钛颗粒修饰氟化氧化石墨烯改性的PAO-6润滑油也拥有较低的摩擦系数和较小的磨损率。
实施例3
S1)、加入0.2g氟化氧化石墨烯和5ml冰醋酸到40ml水/乙醇溶液(其中水与乙醇的体积比为1：8)中。在40℃条件下搅拌20分钟。将7ml氯化钛缓慢滴加到混合溶液中，并在30℃下陈化3h。
S2)、将乙醇加入溶液中，直至总体积达到70ml，然后将悬浮液移入100ml聚四氟乙烯内衬的水热反应器中，并在170℃下密封加热25小时。
S3)、用离心机离心得到的沉淀再乙醇洗涤4次，离心的功率为8000转/分，时间为5min，然后在80℃下干燥6h得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料。
S4)、将氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料按0.5mg/ml的比例加入PAO-9润滑油，经过超声振动，超声功率为1500W，时间为10min，即可得到改性后的PAO-9润滑油。然后将所获润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
本案发明人还对以上对本实施例所获改性PAO-9润滑油的减摩抗磨性能进行了如下表征：
利用多功能高温摩擦磨损试验机(UMT-3)对本实施例产品分别在载荷为3N、5N和10N，频率为2Hz的试验条件下进行摩擦测试，每个试验为30min，每个样品在相同的测试条件下进行至少3次的试验。在5N，2Hz测试条件下对本实施例产品进行摩擦测试。本实施例在5N，2Hz测试条件下的摩擦系数和磨损率结果表明：添加了0.5mg/ml二氧化钛颗粒修饰氟化氧化石墨烯改性的PAO-9润滑油也拥有较低的摩擦系数和较小的磨损率。
实施例4
S1)、加入0.5g氟化氧化石墨烯和5ml硫酸到60ml水/乙醇溶液(其中水与乙醇的体积比为1：9)中。在60℃条件下搅拌15分钟。将7ml硫酸钛缓慢滴加到混合溶液中，并在60℃下陈化1h。
S2)、将乙醇加入溶液中，直至总体积达到70ml，然后将悬浮液移入100ml聚四氟乙烯内衬的水热反应器中，并在160℃下密封加热30小时。
S3)、用离心机离心得到的沉淀再乙醇洗涤3次，离心的功率为10000转/分，时间为3min，然后在70℃下干燥10h得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料。
S4)、将氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料按0.2mg/ml的比例加入10W-40润滑油，经过超声振动，超声功率为2000W，时间为5min，即可得到改性后的10W-40润滑油。然后将所获润滑油滴加到不锈钢表面，摩擦副为316不锈钢和3mm氮化硅磨球。
本案发明人还对本实施例所获改性10W-40润滑油的减摩抗磨性能进行了如下表征：
利用多功能高温摩擦磨损试验机(UMT-3)对本实施例产品分别在载荷为3N、5N和10N，频率为2Hz的试验条件下进行摩擦测试，每个试验为30min，每个样品在相同的测试条件下进行至少3次的试验。在5N，2Hz测试条件下对本实施例产品进行摩擦测试。本实施例产品在5N，2Hz测试条件下的摩擦系数和磨损率结果表明：当氟化氧化石墨烯添加量为0.2mg时得到的二氧化钛颗粒修饰氟化氧化石墨烯改性的10W-40润滑油也拥有较低的摩擦系数和较小的磨损率。
综上所述，藉由本发明的上述技术方案，本发明提供的氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料与润滑油具有良好的相容性，从而得到分散均匀的润滑油，该改性润滑油在不同载荷条件下的减摩抗磨性能远远优于纯的润滑油，所需要的纳米润滑添加剂的添加量很少，有效节约了资源，同时制备工艺简单，经济实用，适于工业化推广。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
此外，本案发明人还利用前文所列出的其它原料以及其它工艺条件等替代实施例1-4中的各种原料及相应工艺条件进行了相应试验，结果与前述实施例基本一致。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (14)

1.氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂于金属基材表面减摩抗磨领域中的用途，所述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂的制备方法包括：
使氟化氧化石墨烯、酸性物质、水/乙醇溶液均匀混合，形成混合溶液，将钛源缓慢滴加至所述混合溶液中，并于25～60℃陈化1～4 h，之后加入乙醇，获得均匀混合反应体系，所述氟化氧化石墨烯与酸性物质的质量体积比为0.1 g～0.5 g：1ml～5 ml，所述酸性物质与水/乙醇溶液的体积比为1～5：30～60，所述氟化氧化石墨烯是直接氟化得到的有含氧官能团和氟原子的石墨烯，所述氟化氧化石墨烯的片径尺寸为500 nm~1μm，片层厚度为2.25 nm~3.34 nm，所述氟化氧化石墨烯是F/C为0.17~0.63的氧化石墨烯；所述氟化氧化石墨烯片层上包含的含氧官能团为羟基、羧基、醛基和酯基，所述酸性物质与钛源的体积比为1：5～1：7；
使所述均匀混合反应体系于160～190 ℃进行水热反应20～30 h，得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，即氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂；
所述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂为氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，其包括氟化氧化石墨烯，以及负载于所述氟化氧化石墨烯表面的二氧化钛纳米颗粒，所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料的径向尺寸为400 nm～900nm，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为5～10 nm，所述氟化氧化石墨烯与二氧化钛纳米颗粒的质量比为1.7:8.3～2.5:7.5。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于包括：将氟化氧化石墨烯、酸性物质加入所述水/乙醇溶液中，并于25～60 ℃搅拌15～40 min，形成所述混合溶液。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述水/乙醇溶液中水与乙醇的体积比为1：5～1：9。
4.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述酸性物质选自冰醋酸和/或硫酸。
5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述钛源选自硫酸钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、氯化钛中的任意一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述水热反应结束后，经离心处理获得混合物，再洗涤和干燥，获得氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料。
7. 根据权利要求6所述的用途，其特征在于：所述离心处理的功率为5000～10000 转/分，时间为3～10 min。
8.根据权利要求6所述的用途，其特征在于：所述洗涤采用的洗涤剂为乙醇，洗涤次数为2～4次。
9. 根据权利要求6所述的用途，其特征在于：所述干燥的温度为50～80 ℃，时间为6～24 h。
10. 一种氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油，其特征在于包括润滑油，以及氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂，所述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米颗粒改性润滑油中氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂的含量为0.1～0.5 mg/ml；
所述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂的制备方法包括：
使氟化氧化石墨烯、酸性物质、水/乙醇溶液均匀混合，形成混合溶液，将钛源缓慢滴加至所述混合溶液中，并于25～60℃陈化1～4 h，之后加入乙醇，获得均匀混合反应体系，所述氟化氧化石墨烯与酸性物质的质量体积比为0.1 g～0.5 g：1ml～5 ml，所述酸性物质与水/乙醇溶液的体积比为1～5：30～60，所述氟化氧化石墨烯是直接氟化得到的有含氧官能团和氟原子的石墨烯，所述氟化氧化石墨烯的片径尺寸为500 nm~1μm，片层厚度为2.25 nm~3.34 nm，所述氟化氧化石墨烯是F/C为0.17~0.63的氧化石墨烯；所述氟化氧化石墨烯片层上包含的含氧官能团为羟基、羧基、醛基和酯基，所述酸性物质与钛源的体积比为1：5～1：7；
使所述均匀混合反应体系于160～190 ℃进行水热反应20～30 h，得到氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，即氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂；
所述氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂为氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料，其包括氟化氧化石墨烯，以及负载于所述氟化氧化石墨烯表面的二氧化钛纳米颗粒，所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒复合材料的径向尺寸为400 nm～900nm，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为5～10 nm，所述氟化氧化石墨烯与二氧化钛纳米颗粒的质量比为1.7:8.3～2.5:7.5。
11.根据权利要求10所述的氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油，其特征在于：所述润滑油选自GTL-8润滑油、PAO-6润滑油、PAO-9润滑油、PAO-4润滑油、10W-40润滑油中的任意一种或两种以上的组合。
12.权利要求10或11所述的氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油的制备方法，其特征在于包括：
将润滑油与氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂充分混合均匀，获得所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油。
13. 根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于包括：将润滑油与氟化氧化石墨烯/二氧化钛纳米润滑添加剂均匀混合并超声振动，获得所述氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油，所述超声振动的超声功率为1000～2000 W，时间为5～15 min。
14.权利要求10或11所述的氟化氧化石墨烯负载二氧化钛纳米颗粒改性润滑油于金属基材表面减摩抗磨领域中的用途。
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