[发明专利]一种石墨烯有机硅润滑脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机硅润滑脂的制备领域，具体地说，涉及一种石墨烯有机硅润滑脂及其制备方法。

背景技术

有机硅润滑脂是一种复合的有机硅材料，是用途非常广的一种膏状物质，可用于电子器件的导热和导电、机械设备的润滑和密封等领域。因为硅油本身非常稳定，所以有机硅润滑脂可以在-40℃~300℃的温度下使用；根据其填充物质的种类不同有机硅润滑脂分为导热硅脂、滑硅脂、导电硅脂、密封硅脂和高真空硅脂等种类。目前，有机硅润滑脂的制备通常是采用气相二氧化硅填充到基础硅油中，然后添加不同的性能物质制备具有不同性质的硅脂。如导热硅脂，通常是加入氮化硼（BN）、氧化锌（ZnO）、氮化铝（AlN）或者氧化铝（Al₂O₃）等用以提高其体系的导热性能；润滑硅脂则是在硅脂中添加了二硫化钼（MoS₂）、石墨粉（C）等用以提高其体系的润滑性能；导电硅脂则是在硅脂中加入了导电粉体，如铜粉（Cu）、铝粉（Al）或者是贵重的银粉（Ag）等用于提高其导电性；密封用硅脂通常是在制备中加入了粘度更大的聚异丁烯（PIB）得到。硅脂具有很好的防潮、防尘、防腐蚀以及耐辐射老化等性质，因此其是一种具有研究价值的复合材料。

近年，随着科技的迅速发展，碳材料因为其高化学稳定性、低密度和大的比表面积等优异性能已成为新的研究热点。作为碳材料中最热门的研究材料之一的石墨烯因为其具有许多的特异性，更是引起了研究工作者的巨大的兴趣，尤其是在工业应用方面的研究中。石墨烯是一种具有蜂窝状SP²杂化的碳材料，单层石墨烯的厚度只有0.334 nm，是目前已知最薄的材料。石墨烯具有超大的比表面积可达约2600 m²/g，如此大的比表面积使得石墨烯片可在材料中形成很好的网络交叉结构。石墨烯也是已知具有最大热导率的材料其常温的热导率可达到约5500W/mK（Balandin A. A., et al. Superior thermal conductivity of single-layer graphene. Nano Letters, (2008). 8: 902-07.），远高于常规的铜（Cu）和银（Ag）等金属的热导率。同时石墨烯具有很好的力学性能机械性能。目前关于石墨烯的应用也有很多方面的研究，仅仅在导热方面Balandin A. A.等将约2%质量含量的石墨烯加入到商业的导热脂中可使导热脂由～5.8 W/mK 提高到 14 W/mK（Balandin A. A. et al.Graphene-multilayer graphene nanocomposites as highly efficient thermal interface materials. Nano Letters, (2012). 12: 861-67.）；同样Fan Xiaoqiang制备了将少量的石墨烯作为添加剂制备了石墨烯膨润土脂（Fan X. Q. et al. Multilayer graphene as a lubricating additive in bentone grease. Tribology Letters, (2014). 55: 455-64.），经过测试发现石墨烯膨润土脂比石墨膨润土脂具有更好的摩擦性能。

因此，将石墨烯作为添加剂制备的有机硅脂，可有效的提高硅润滑脂的导热性能以及摩擦磨损方面的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高导热性能且具有更好摩擦磨损性能的有机硅润滑脂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯有机硅润滑脂，由如下质量百分比的组分组成：石墨烯片0.01~15%、有机硅油60~90%，纳米二氧化硅0.01~15%，硅烷偶联剂0.01~1%和性能添加剂0.01~10%。

 在上述的石墨烯有机硅润滑脂中，所述的石墨烯片是实验通过超声分散法制备或者商业购买的石墨烯片，其片层是1~10个碳原子层厚度，该片层的大小为500 nm~20 μm。并且石墨烯含有其它的元素如氮（N）、磷（P）和硫（S）等，并且该石墨烯片表面具有少量的羟基、羧基、甲基、氨基等的一种或者几种的官能团。

在上述的石墨烯有机硅润滑脂中，所述的有机硅油包括硅油甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、羟基含氢硅油中的一种或者几种按照不同比例的混合物。