[发明专利]一种工业润滑油用石墨烯添加剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种工业润滑油用石墨烯添加剂的制备方法，该方法是指：采用有机阳离子与无机阴离子以静电作用形成的体积浓度为1~50%的绿色溶剂剥离制备石墨烯。本发明工艺简单，可有效提高石墨烯在油中的分散性和摩擦磨损性能，且所得的石墨烯添加剂与工业润滑油制备所得的润滑油混合物具有优异的摩擦性能，具有实现石墨烯润滑油工业化应用的巨大潜力。

技术领域

本发明涉及石墨烯润滑材料应用领域，尤其涉及一种工业润滑油用石墨烯添加剂的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种二维碳晶体蜂窝状晶格结构，它具有传统材料中罕见的独特的磨损和摩擦性能。石墨烯的特性，如高强度和高密度层间易剪切，赋予它独特的摩擦磨损性能，是一种很有前途的润滑材料。同时，石墨烯作为润滑剂添加剂也具有很大的实际应用潜力，但其长期分散稳定性一直是一个重大挑战。由于强π-π相互作用和石墨烯薄片之间的范德华引力，石墨烯极易团聚，尤其在润滑油中分散性差，摩擦磨损不佳，这限制了其在工业润滑领域的应用。

离子液体(ILs)是一种具有独特物理化学性质的室温熔融盐，它是由阳离子和阴离子组成的。离子液体具有独特的物理和化学特性，如固有的极性(离子)，具有很强的表面吸附能力、低可燃性、高热稳定性和对环境变化的低敏感性，并且已被报道溶于大多数有机溶剂，具有优良的润滑应用。因此利用离子液体来功能化石墨烯，提高石墨烯在油中的分散性和摩擦磨损性能，实现工业应用非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、有效提高石墨烯在油中的分散性和摩擦磨损性能的工业润滑油用石墨烯添加剂的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种工业润滑油用石墨烯添加剂的制备方法，其特征在于：采用有机阳离子与无机阴离子以静电作用形成的体积浓度为1~50%的绿色溶剂剥离制备石墨烯。

如上所述的一种工业润滑油用石墨烯添加剂的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备体积浓度为1~50%的绿色溶剂：

将阴离子含S的磺酸离子液体与阴阳离子都含N的二腈铵盐离子液体按1：1~10的体积比混合后，加入到去离子水中，经磁力搅拌或者机械搅拌直至形成均一的溶液即得；

⑵将纯度≥99.9%石墨棒分别作为阴极和阳极，垂直插入到所述绿色溶液中，保持两根石墨棒之间距离恒定；用导线将两根石墨棒分别接在电源的正、负极上，电压设置恒定且不超过10V；反应结束，得到黑色溶液；

⑶所述黑色溶液分别通过4000r/min、8000r/min、12000r/min不同的转速离心收集沉淀物；所述沉淀物通过有机试剂和去离子水清洗后干燥，即得石墨烯纳米片粉末。

所述步骤⑵中两根石墨棒之间距离保持为3~5cm。

所述步骤⑵中电源电压为3~7V。

采用上述方法制备的一种工业润滑油用石墨烯添加剂的应用，其特征在于：将石墨烯纳米片粉末按0.02~0.1wt%的添加量加入到工业润滑油中，经超声处理即得石墨烯润滑油。

石墨烯粉末的添加量为0.02~0.08wt%。

所述工业润滑油为齿轮油、液压油、液力传动油、机油中的一种。

所述超声处理的条件是指功率为100~500W，时间不低于15min。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明用天然石墨为原料，以绿色溶剂水溶液作为插层剂和修饰剂，辅以外加电场作用插层剥离石墨获得功能化石墨烯纳米片，制备的原位功能化石墨烯溶液经过清洗离心并干燥成粉末，即可制备出功能化的少层石墨烯纳米片，无需二次改性就可以在润滑油中呈现出优异的分散稳定性，长达半年不沉降。