[发明专利]一种复合石墨烯微片及制备方法和在润滑油脂中的应用

说明书

本发明提出一种复合石墨烯微片及制备方法和在润滑油脂中的应用，由包含以下重量份的组分制成：石墨粉84~98份，氧化铋纳米颗粒1~15份，分散剂1~2份，利用分级转速胶体研磨过程，初级低转速降低石墨尺寸，加入氧化铋纳米颗粒后提高转速，在高速旋转产生的螺旋冲击力和强大的剪切力、摩擦力，使石墨被有效地均质和粉碎，与氧化铋纳米颗粒复合，获得复合石墨烯片。本发明提供上述技术手段能避免了有毒化学原料的使用，而且操作简单，制备出的复合石墨烯微片添加于润滑油脂中，降低了润滑油脂摩擦系数，提高润滑油脂的耐高温性、耐极压性，进而能够提高机械、零件使用寿命。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，特别涉及一种复合石墨烯微片及制备方法。

背景技术

碳元素广泛存在于自然界中，其独特的物性和多样的形态随着人类文明的进步而逐渐被发现。碳元素有多种同素异形体，最为人们所熟知的就是sp2杂化的石墨和sp3杂化的金刚石。1985年富勒烯(Fullerene)的发现和1991年碳纳米管的发现，扩大了碳的同素异形体的范畴。2004年另一种具有理想二维结构和奇特电学性质的碳的同素异形体——石墨烯被成功制备，引发了新一波碳质材料研究热潮。石墨烯是由一层碳原子组成的二维碳纳米材料，是目前已知最薄的二维材料，其厚度仅为0.335nm，它由六边形的晶格组成，可以看作是一层被剥离的石墨片层。不仅如此，石墨烯还是摩擦系数最低和耐磨性能最高的材料，且具有高的机械强度、弹性模量和热导率，而且不含其它腐蚀性和环境污染的元素，在润滑油领域也有巨大的应用前景。

中国专利公开号104031716A公开了一种含有石墨烯的润滑油，包含润滑油脂以及多个改质石墨烯粉体，所述改质石墨烯粉体占重量比为0.001wt.%至10wt.%，均匀散布于该润滑油脂中，且各该改质石墨烯粉体包含至少一表面改质层，该至少一表面改质层包括一表面改质剂，包括至少二官能基，分别位于该表面改质剂的二端，该至少二官能基的一官能基与该石墨烯粉体表面的有机官能基产生化学键结，该至少二官能基的一另一官能基形成该改质石墨烯粉体的表面特性，而该表面改质层可提供改质石墨烯粉体与润滑油良好的亲合性。但是，该方法使用石墨烯和改质剂作为原料，成本昂贵，不适合工业化生产。

中国专利公开号105112124A公开了一种基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物，所述组合物包括下述重量份配比的各成份：高分子改性的负载过渡金属络合物的石墨烯或氧化石墨烯0.01~0.03重量份，有机物分散剂5~15重量份和磺酸盐0.2~0.4重量份。该发明的组合物具备较好的溶解和分散能力、彻底解决了现有纳米颗粒加入到润滑油中出现的易沉淀和分散性差等问题，且不含有潜在危害元素和组分。能够显著改善润滑油的润滑性能，降低摩擦系数，大幅减少磨损，并具备显著的极压性能。但是，该方法也采用了复合石墨烯作为原料，直接用于润滑油，提高了润滑油的价格，不利于优秀商品的大规模普及。

中国专利公开号103113958A公开了一种石墨烯基纳米铜润滑油添加剂的制备方法，具体的制备过程为：以氧化石墨烯为原料，将其分散到去离子水中进行超声，然后加入混了表面活性剂的铜盐溶液，超声插层，将混合后的氧化石墨烯铜盐溶液与水合肼的浓氨溶液水浴后再加入适量抗坏血酸，一起倒入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，并在设定温度下反应一段时间后自然冷却；利用去离子水和乙醇对反应产物进行多次抽滤清洗后，将产物干燥得到石墨烯基纳米铜添加剂。该发明的石墨烯基纳米铜添加剂可添加到各种工业润滑油中，使其具有更为优异的使用性能，可以显著降低摩擦，有效提高了机器、设备或零部件的使用寿命。但是，该发明采用水合肼作为反应物，水合肼是一种剧毒化学物质，提高了制备的环保成本，而且会给操作者带来严重的身体健康隐患。

综上所述，现有技术中还缺乏一种利用安全无毒且成本低廉的原料，通过简单的技术手段一步制备出石墨烯微片复合材料，并应用于润滑油脂中，进而有效提高润滑油脂的耐高温性、耐极压性。

发明内容