[发明专利]石墨烯/硼酸镧/高岭土复合材料润滑油添加剂

说明书

本发明公开了一种石墨烯/硼酸镧/高岭土复合材料润滑油添加剂，采用硅烷偶联剂改性处理氧化石墨烯，同时用硅烷偶联剂改性制备硼酸镧纳米粒子，然后与高岭土混合，加热反应并还原得到功能石墨烯/硼酸镧/高岭土复合材料润滑油添加剂。将该复合材料与润滑油以一定比例混合后进行四球摩擦磨损试验，极少的添加量就能达到有效降低摩擦系数，并且能够在磨损表面形成一层自修复薄膜，有效增强磨损面的硬度，进一步提高摩擦面的减摩抗磨能力。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/硼酸镧/高岭土复合材料润滑油添加剂、制备方法及其应用，属于润滑油技术领域。

背景技术

摩擦和磨损是伴随两个表面相互接近物质的相对运动而产生的固有现象。机械设备的运转都会造成磨损面一定程度的破坏，因此，需要通过使用润滑油或者润滑脂来降低在相对运动过程中的摩擦系数，减少能量损耗。应用于润滑油/润滑脂中的添加剂主要是含硫、磷的化合物作为活性添加剂，这些添加剂虽然具有优异的减摩抗磨能力，但是往往在摩擦磨损过程中对于摩擦副具有一定的腐蚀性，从而在长期的使用过程中不仅达不到减摩抗磨的效果，还会损坏摩擦副表面，造成零件的损毁、失效更甚会造成仪器的损坏。所以，近年来一些非活性的无机纳米化合物开始应用于摩擦学领域。中国专利CN201711383769公开了功能化石墨烯负载高岭土的润滑油添加剂、制备方法及其应用，虽然该润滑油添加剂在润滑油中有着极为优异的分散性能，并且有着一定的减摩修复能力，但是其摩擦系数降低的还不够低。

硼酸镧作为一种无机稀土金属硼酸盐，有着优异的抗磨减摩性能[程西云,邓小桅,曹兴进,蒋松.纳米硼酸镧添加剂的摩擦学性能研究.机械科学与技术,2001(03):438-439+317.]。但是硼酸镧纳米粒子即使是经过表面修饰处理以后在油品中依然难以稳定分散，极易团聚沉降。与蒙脱土相似，高岭土是自然界常见的、非常重要的一种层状粘土矿物，也有一定的抗磨减摩的作用[高传平,王燕民,潘志东.纳米高岭土作为润滑添加剂的减摩行为.硅酸盐学报,2014,42(04):506-513.]。但是高岭土作为一种天然硅酸盐矿物添加剂在油品里面极易团聚沉降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/硼酸镧/高岭土复合材料润滑油添加剂、制备方法及其应用。

为了实现上述目的本发明采用的技术方案如下：一种石墨烯/硼酸镧/高岭土复合材料润滑油添加剂，由质量比为1:0.25-4:0.5-8的功能氧化石墨烯，改性硼酸镧和高岭土混合而成。

上述润滑油添加剂由如下步骤制备：

(1)以氧化石墨烯作为原料，制备氧化石墨烯的分散液，加入硅烷偶联剂于25-100℃下反应1-6h，分离、清洗，得到功能氧化石墨烯；

(2)在60-90℃加热搅拌条件下，在硼砂水溶液中依次加入硝酸镧水溶液和硅烷偶联剂，恒温搅拌反应1-5h，冷却后分离得到改性硼酸镧；

(3)将改性硼酸镧和高岭土与功能氧化石墨烯的分散液混合搅拌0.5-2

h，于100-200℃下反应1-5h，分离、清洗，得到所述润滑油添加剂。

优选的，步骤(1)和步骤(2)中，硅烷偶联剂为A-1100、A-1110、A-1120、KBM-602中任意一种。

优选的，步骤(1)中，氧化石墨烯与硅烷偶联剂的质量比为1:24-200。

优选的，步骤(2)中，硼砂和硝酸镧的质量比为1:0.5-2；硼砂与硅烷偶联剂的质量比为1:0.2-2。

优选的，氧化石墨烯、改性硼酸镧和高岭土的质量比为1:0.25-4:0.5-8。

优选的，步骤(1)和步骤(3)中，氧化石墨烯分散液和功能氧化石墨烯分散液种，各分散液中的分散剂相同，包括乙醇或者水。

优选的，步骤(1)和步骤(3)中，加热方式为回流加热或者高压釜加热反应。