[发明专利]一种纳米TiO2和氮硼掺杂石墨烯复合润滑油添加剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米TiO₂和氮硼掺杂石墨烯复合润滑油添加剂及其制备方法，属于润滑油技术领域，通过对氧化石墨烯进行氮、硼掺杂后进行辐射还原得到氮‑硼‑石墨烯，然后再与纳米TiO₂复合来进一步改性石墨烯在润滑油中的减摩抗磨性能。将纳米TiO₂和氮/硼掺杂石墨烯复合物与基础油共混后进行耐磨实验，结果表明纳米TiO₂和氮/硼掺杂石墨烯添加到基础油中，能显著提高其抗磨性能。主要是由于在该体系中纳米TiO₂附着在石墨烯片层表面，在高温压力作用下氮/硼掺杂石墨烯复合物急速生成氮化硼纳米膜与石墨烯的片层滑动、自润滑效果和纳米TiO₂的纳米滚动效应的叠加，不但起到了润滑效果，同时也起到抗磨，保护发动机的功能。

技术领域

本发明涉及润滑油技术领域，尤其涉及一种纳米TiO2和氮硼掺杂石墨烯复合润滑油添加剂及其制备方法。

背景技术

有机硼酸盐作为一种新型多功能润滑油添加剂，具有优良的减摩抗磨性能，在国外已被广泛应用于各种润滑油中。但硼酸盐非常容易水解，造成添加剂中有效成分硼的丢失，从而使润滑油的减摩、抗磨性能下降，在实际应用中受到限制。采用含氮化合物对硼酸盐进行改性，就能使氮原子上的孤对电子与硼原子空轨道配位形成配位键，从而达到提高硼酸酯的抗水解性、抗磨性、防锈性、抗氧化性的目的，同时在一定条件下易与金属表面反应生成氮化物，而使硼酸盐的抗磨和摩擦改进性均有显著提高。

石墨烯具有优异的力学性能、超润滑性能等特殊的物理化学特性，使其在新型复合材料、润滑等众多领域中有着广泛的应用。石墨烯作为润滑油添加剂也能够取得良好的性能，Edwaraiah等制备了氧含量非常低的疏水石墨烯使其易于稳定分散在润滑油中，有效降低了摩擦因数，减小了磨斑直径并提高了承载能力。此外，TiO₂纳米颗粒在摩擦表面不但可以形成一层可降低摩擦因数的易剪切的薄膜; 此外球形纳米粒子在摩擦副之间形成微轴承效应也能极大地提升减摩抗磨作用。

发明内容

本发明的目的之一，就在于提供一种纳米TiO2和氮硼掺杂石墨烯复合润滑油添加剂的制备方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种纳米TiO2和氮硼掺杂石墨烯复合润滑油添加剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）氮-硼-石墨烯的制备：

将氧化石墨烯在水浴超声条件下分散在乙醇溶液中，再加入硼酸和氨水在60-70℃下搅拌反应8-12h，再冷却至室温后用洗涤，80-100℃下干燥，最后在微波环境中还原反应3-5min得到N-B-石墨烯；

（2）TiO2与氮-硼-石墨烯复合物的制备：

将纳米TiO₂分散于乙醇中50-60℃下超声1-2h得到纳米TiO₂乙醇溶液，并将N-B-石墨烯分散于乙醇中50-60℃下超声1-2h得到N-B-石墨烯乙醇溶液，然后再将前述两种溶液在60-70℃下混合超声1-3h,最后过滤40-60℃下干燥后再微波反应3-5min得到纳米TiO₂-N-B-石墨烯润滑油添加剂。

作为优选的技术方案，步骤（1）中，氧化石墨烯：硼酸：氨水的质量比例为（0.01-3.0）：（0.01-2.0）：（1.0-500.0）。

作为优选的技术方案，步骤（2）中，纳米TiO₂的粒径为20-60nm。

作为优选的技术方案，其特征在于，步骤（2）中，纳米TiO₂与N-B-石墨烯的质量比为（0.1-10）：(0.1-20）。

本发明的目的之二在于提供一种上述方法制得的润滑油添加剂。