[发明专利]一种石墨烯包覆纳米铜润滑油添加剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯包覆纳米铜润滑油添加剂及其制备方法，包括异氰酸酯原位修饰的纳米石墨烯，原位合成法制备表面修饰的纳米铜颗粒、制备分散液以及合成石墨烯包覆纳米铜的润滑油添加剂等步骤；本发明的有益效果是：本发明分别对纳米石墨烯和纳米铜颗粒进行原位修饰，强力分散后合成具有纳米铜颗粒为内核、异氰酸酯为过渡层、纳米石墨烯为外壳、亲油性异氰酸胺为壳表的纳米石墨烯包覆纳米铜颗粒的复合微粒作为润滑油添加剂，并且通过控制纳米铜颗粒和纳米石墨烯的用量，还可制备不同使用功能的润滑油添加剂，合理配合使用可获得最优的润滑效果。

技术领域

本发明涉及润滑油领域，尤其涉及一种石墨烯包覆纳米铜润滑油添加剂及其制备方法。

背景技术

润滑油被称为工业的血液，润滑技术是机械系统最有效的抗磨减摩措施，提高润滑油的性能、发展环境友好的新型润滑添加剂是解决润滑油产业消费日益剧增和保护环境的必然需求。进入21世纪，伴随着现代工业技术的发展，工业机械设备向着大功率小型化、自动化、高精度、增大功率、提高效率、增加可靠性的方向不断发展，摩擦部件设计更为复杂、承受更大的载荷、更高的温度和更恶劣的环境，人们对润滑产品的性能提出更高要求。

纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”，纳米材料在改造传统材料功能方面具有独特的性能，蕴含着巨大潜力，也推动着先进润滑技术的发展。纳米材料为添加改性剂的润滑油体系的抗磨、减摩及在线自修复作为摩擦、润滑技术的发展方向之一，也是摩擦学学科创新型前沿研究内容之一，具有深刻的理论意义和广阔的应用前景。纳米材料作为特种润滑油添加剂，不同于传统添加剂具有优异的抗磨、减磨性能，但是具有高表面活性能和化学活性的纳米微粒是非油溶性材料，在润滑油中容易沉淀分层团聚，进而影响其抗磨功能，而且高活性的纳米材料极易被空气氧化失去纳米材料的功能。这些弊端限制了纳米材料在润滑油中的应用，因此提高纳米材料在润滑油中的分散性、稳定性、和抗氧化性，是我们急需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有润滑油纳米材料添加剂分散性、稳定性和抗氧化性不足的问题，提供一种石墨烯包覆纳米铜润滑油添加剂及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种石墨烯包覆纳米铜润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、制备异氰酸酯原位修饰的纳米石墨烯

A1、按1g:250ml将200目的氧化石墨烯溶解在DMAC中，在200-250W的超声功率下超声1.5-2h，转移至80-85℃水浴锅中，加入8克异佛尔酮二异氰酸酯，恒温磁力搅拌反应4-6h，降低温度至60-65℃，加入5克苯肼，继续恒温磁力搅拌反应4-6h，降至室温，过滤，用二氯甲烷洗涤2-3次，置于35-40℃真空干燥箱中干燥，制得异氰酸酯基石墨烯；

A2、将所得异氰酸酯基石墨烯溶解在添加有有机胺的有机溶剂中进行浸润反应10h，制得异氰酸酯连接有亲油性长分子链的异氰酸酯基石墨烯，再经过离心过滤，抽真空干燥制得异氰酸酯原位修饰的纳米石墨烯；

B、原位合成法制备表面修饰的纳米铜颗粒

按98g水合肼配比60g KH550和50克聚乙烯醇配制成总浓度为5wt％的混合水溶液，再按98g水合肼配比32.5g无水硫酸铜配制浓度为0.25mol/L的硫酸铜溶液，在氮气保护下，将硫酸铜溶液以5-10滴/min的速度滴加到混合水溶液中，保持反应温度50℃，120r/min搅拌反应3h后，冷却至30℃，再搅拌20min，30℃静置20h分层，取上层棕红色液体，6000r/min离心分离出固体粉末，用乙醇洗涤，置于80℃的真空干燥器中干燥10h，制得表面修饰的纳米铜颗粒；

C、制备异氰酸酯原位修饰的纳米石墨烯分散液