[发明专利]一种石墨烯改性工艺

说明书

本发明公开了一种石墨烯改性工艺，包括如下步骤，首先按重量份准备原料，原料包括膨胀石墨和工业氨水；然后将全部膨胀石墨和少量工业氨水投加到反应釜中，搅拌混合一段时间；再将剩余工业氨水注入到反应釜中，搅拌混合一段时间，得到膨胀石墨与工业氨水的混合物；然后对混合物进行电磁化处理，将混合物中的铁磁金属杂质被磁化；然后通过强磁过滤器去除混合物中被磁化的金属杂质；最后将混合物注入到振荡微波处理器中进行振荡和微波辐射处理，使膨胀石墨中石墨烯片层之间的范德华力被破坏，得到石墨烯在工业氨水中稳定分散的改性石墨烯添加剂；在本发明中，所述工艺所用原料少，整个制备流程简单且耗时短，只需一般设备即可完成，使成本大大降低。

技术领域

本发明涉及润滑油生产的技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性工艺。

背景技术

润滑油是用在各种类型汽车、机械设备上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体或半固体润滑剂，主要起润滑、辅助冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。只要是应用于两个相对运动的物体之间，而可以减少两物体因接触而产生的磨擦与磨损之功能，即为润滑油。

石墨烯是单层的石墨，石墨可以看成是由多层石抄墨烯一层层叠加起来的，石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。目前越来越多的润滑油厂商都通过在润滑油中加入石墨烯来提高润滑油的性能，润滑油中改性的石墨烯快速吸附到摩擦表面，使石墨烯在摩擦表面形成新的摩擦面，而石墨烯的硬度是钢铁的一百倍以上，其摩擦系数更是接近超润状态，使得摩擦阻力大幅度减小，同时还具有较高的抗摩减摩的性能，减小了运动机械之间的磨损，机械的使用寿命得以延长，运动阻力减小，能量转换效率提高，使机械更加省油。

想要让石墨烯在润滑油中发挥其作用，必须先对石墨烯进行改性，即克服或破坏石墨烯片层之间的范德华力，使石墨烯可以稳定分散在润滑油中，不出现团聚和沉淀现象。目前对于石墨烯改性的方法一般分为两大类，一是物理分散法，石墨烯的物理分散法主要是利用研磨、球磨、超声、微波辐射等方法打破片层与片层之间的范德华力，进而实现其良好分散；物理分散法可以最大程度的保留石墨烯的原始性能，但该方法对机械设备的精度要求较高，制备时间较长，所以物理分散法普遍存在实施困难、效率低、成本高的问题。二是化学改性法，通过化学反应在石墨烯表面接枝特殊的官能团对石墨烯进行改性，最终达到使其稳定分散的目的；但由于石墨烯片层间较强的范德华力，使其反应活性较低，因此对其化学改性具有较大的难度。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的要解决的技术问题是：目前石墨烯改性的方法存在实施困难、耗时长和成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种石墨烯改性工艺，包括如下步骤：

S1：准备原料，原料按重量份包括膨胀石墨8～15份和工业氨水45～60份。

S2：将S1所述原料中的全部膨胀石墨投加到反应釜中，同时将工业氨水注入到反应釜中，并搅拌混合0.5～1小时，所述工业氨水的重量份是全部膨胀石墨的1～1.5倍；膨胀石墨被工业氨水彻底浸润。

S3：将S2步骤后剩余的所有工业氨水注入到反应釜中，并搅拌混合1～2小时，膨胀石墨均匀分散在工业氨水中，得到膨胀石墨与工业氨水的混合物。

由于膨胀石墨是一种疏松多孔的蠕虫状物质，若直接将膨胀石墨投入到大量工业氨水中，膨胀石墨容易浮于工业氨水表面，使得搅拌混合困难，所以在S1-S2中，先将膨胀石墨与少量工业氨水混合搅拌，利于膨胀石墨被工业氨水浸润，然后再注入大量工业氨水搅拌，从而使膨胀石墨较为均匀的分散在工业氨水中，方便进行后续处理。

S4：使用电磁化装置对S3得到的混合物进行电磁化处理，使混合物中的铁磁金属杂质被磁化，所述电磁化处理的磁感应强度为15～120Gs，所述电磁化处理的时间为0.3～0.5小时。