基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油制造技术

本发明专利技术涉及润滑油技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油。本发明专利技术利用纳米石墨烯与钕铁硼的复合添加剂的协同润滑克服了各自单一添加剂在润滑油使用中的不足，与各种现有的润滑油产品相比具有如下优点：首先，其综合性能更高；同时，具有较好的智能修复特性，可以修补已经磨损的引擎；另外，在环境保护方面还具有巨大的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及润滑油
，尤其涉及一种基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油。
技术介绍
近年来，纳米添加剂成为了润滑油添加剂领域的科学热点，产生了以纳米稀土化合物、纳米石墨片、二硫化钼等为基础的优异的润滑油添加剂，将润滑油技术推向了一个新的发展空间。然而，上述这些纳米润滑油添加剂往往存在各种局限或缺陷。例如，纳米石墨片本身有较高的减磨性能，但耐磨性能较差，且分散较为困难，易在引擎的实际使用中产生团聚与偏析，使得以纳米石墨片为基础的润滑油添加剂的效能受到了大大的限制，甚至会产生负面的效果。虽然使用石墨烯代替纳米石墨理论上可以获得更好的单位质量添加剂的润滑效果，但无法克服极压性的不足，且石墨烯添加剂在基础油中分散的长效稳定性也鲜见报导，尤其是在高功率或者高热(如带有Turbo)引擎实际使用过程中往往会随着服役温度的循环变化而逐渐堆叠。再如，纳米稀土化合物本身具有很好的抗磨、抗压性能，但自身热导率低，且吸附于摩擦副表面降低了界面热导率，往往在高热高压工作条件下或长时间高负载工作条件下增加了润滑油的损失及副反应，使得边界润滑条件下的油膜抗逆性不致提高反而降低。因此，尽管基于高新纳米材料的润滑油添加剂的概念屡见不鲜，但是成功的产品案例并不多见。由此可见，传统的经验性地添加单一/简单的纳米添加剂已难以达到各行业对高性能润滑油日益提高的期望值。基于高新材料的复合纳米添加剂则是一个新的契机，而纳米添加剂的制备、复合与协同以及相应的润滑油产品的配方工艺优化则成为了对复合纳米润滑油产品综合性能优化的关键。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种综合性能更优异、更加环保且同时具备智能修复特性的基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，其配方按重量份计如下：其中，所述的二茂铁衍生物包括：带有官能团的并能够和石墨烯形成π－π共轭作用的二茂铁的衍生物、结构与二茂铁相似的能够和石墨烯形成π－π共轭作用的多环有机金属化合物。其中，为了使石墨烯颗粒能够在上述润滑油配方中发挥出作用而且不产生负面影响，要求其颗粒的直径尺寸控制在一定的范围之内，否则要么会效力不足，要么会产生堆叠、沉积、堵塞现象。因此，所述纳米石墨烯其长、宽尺寸均选择在50纳米至30微米之间；最佳选择在500纳米至10微米之间。所述纳米石墨烯层片厚度选择在0.3纳米至50纳米之间；最佳选择在0.3纳米至5纳米之间。为了便于将经过二茂铁或其衍生物吸附或改性后的石墨烯层片与磁性稀土颗粒相互磁性吸附以及磁性稀土颗粒对摩擦机件表面的磁性吸附，对于磁性稀土的粒径也要有所控制，所述磁性稀土颗粒最好采用粒径为10-300纳米的钕铁硼颗粒；最佳为粒径为20至100纳米的钕铁硼颗粒，才可以达到最佳的协同作用。所述基础油最佳选择国标三类基础油。其中，所述添加剂按重量份计包含如下：所述改性剂包括以下四类中的至少两种，其混合比例按重量份计为：第一类：二茂铁基硅烷或二茂铁基硅氧烷的单体、预聚物或聚合物、同时带有二茂铁基和环氧官能团的分子、二茂铁基环氧树脂，0.05-2份；第二类：有机硅烷或硅氧烷偶联剂，其中硅上至少有一个环氧、烷氧、酰胺、硫醇或氨基种类的官能团，并有一个取代基具有芳烃结构或者长碳链结构，0.05-2份；第三类：分散剂，有两端，一端具有长碳链，另一端具有磺酸根、羧基、季铵盐或甘油酸酯，1-5份；第四类：油酸或油酸胺，0.05-2份。所述的基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其制备工艺通常为：将上述纳米级石墨烯、磁性稀土、二茂铁和/或其衍生物、改性剂、国标三类基础油和添加剂等组分加热到50-80摄氏度后，再经汽动搅拌均匀后制成。更佳的制备工艺为：将上述纳米级石墨烯、磁性稀土、二茂铁和/或其衍生物、基础油等组分预先在50-80摄氏度范围内搅拌均匀，然后与改性剂和其他添加剂等组分加入基础油中在50-80摄氏度搅拌均匀后制成。本专利技术的有益效果如下：由于在本专利技术中，利用纳米石墨烯与钕铁硼的复合添加剂在纳米界面润滑机制中的协同作用，可以达到将上述两种成分相互辅助并相互增强的效果。具体为：第一、利用纳米钕铁硼自身的抗磨特性、在摩擦产生的动电场下对界面的吸附或悬浮作用、离子作用以及极压条件下对机件表面的合金化作用；同时利用纳米石墨烯提高或实现界面热导、静/动电场下的吸附性能、油膜抗氧化性、油膜耐高温性、油膜强度、抗逆性能等。将二者混合添加入润滑油中，互不冲突且可以相辅相成，克服了各自单一添加剂条件下的不足。第二，由于钕铁硼颗粒本身具有永磁的特性；而石墨烯颗粒本身不具备磁性，通过二茂铁和/或其衍生物改性后的石墨烯颗粒带有磁性，能够与钕铁硼颗粒可以产生磁性相吸的效应，并且由于采用摩擦系数极低的纳米石墨烯层片，因此两者之间的摩擦系数低，与石墨烯相协同还有利于保护钕铁硼颗粒，降低其磨损，同时提升了极压条件下钕铁硼颗粒表面的热量导出以及抗氧化性，从而提高了稀土纳米添加剂在摩擦副表面吸附保护的温度区间与寿命。第三，磁性稀土钕铁硼颗粒和石墨烯在吸附表面可以是石墨烯优先吸附，或者是稀土优先吸附，或者是等同吸附而形成随机组成的复合吸附层。最佳的结果是稀土优先吸附在吸附
表面然后是石墨烯吸附主要吸附在稀土表面，这样构成了具有优异综合性能的表面分级结构。另外，当机件是易被磁化的金属时，钕铁硼颗粒和二茂铁和/或其衍生物改性的石墨烯层片都会产生磁性吸附，但是由于钕铁硼颗粒的磁性要比二茂铁和/或其衍生物改性的石墨烯层片强，甚至强很多，所以钕铁硼会优先吸附，而石墨烯覆盖(可能致密，也有可能是多层覆盖)其上形成复合的吸附层。二茂铁在石墨烯表面的改性作用及优势至少包括三点：第一，二茂铁和/或其衍生物和石墨烯之间存在π－π共轭作用，能够有效地吸附在石墨烯表面；第二，二茂铁在润滑油实际使用过程中由于气缸中氧气和温度的作用会氧化成为鎓离子从而具备顺磁性，还可以增强石墨烯对钕铁硼表面的磁性吸附作用；第三，二茂铁和/或其衍生物并不会对石墨烯层片高度规整的分子结构造成破坏，因此最大程度地保留了石墨烯层片的低磨擦系数和高导热率。因此，本专利技术所获得的润滑油产品与各种现有的润滑油产品相比具有以下优点：首先，其综合性能更高；同时，具有较好的智能修复特性，可以修补已经磨损的引擎机体表面；另外，在环境保护方面还具有巨大的优势。具体实施方式下面将结合本专利技术各实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术所述的一种基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其配方如下：其中，所述二茂铁衍生物包括：由带有官能团的并能够和石墨烯形成π－π共轭作用的二茂铁的衍生物、结构与二茂铁相似的能够和石墨烯形成π－π共轭作用的多环有机金属化合物。其中，磁性稀土为粒径为10至300纳米的钕铁硼颗粒；最佳为粒径选择在20至100纳米的钕铁硼颗粒。所述纳米石墨烯其大小尺寸选择在50纳米至30微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，其配方按重量份计如下：其中，二茂铁衍生物包括：带有官能团的并能够和石墨烯形成π－π共轭作用的二茂铁的衍生物、结构与二茂铁相似的能够和石墨烯形成π－π共轭作用的多环有机金属化合物。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，其配方按重量份计如下：其中，二茂铁衍生物包括：带有官能团的并能够和石墨烯形成π－π共轭作用的二茂铁的衍生物、结构与二茂铁相似的能够和石墨烯形成π－π共轭作用的多环有机金属化合物。2.如权利要求1所述的基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，其中磁性稀土为粒径为10至300纳米的钕铁硼颗粒。3.如权利要求2所述的基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，其中磁性稀土最佳为粒径选择在20至100纳米的钕铁硼颗粒。4.如权利要求1所述的基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，所述纳米石墨烯其长、宽均选择在50纳米至30微米之间。5.如权利要求4所述的基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，所述纳米石墨烯其长、宽均最佳选择在500纳米至10微米之间。6.如权利要求1所述的基于石墨烯和磁性稀土纳米复合添加剂的高性能润滑油，其特征在于，所述纳米石墨烯层片厚度选择在0.3纳米至50...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁文章，林玮，
申请(专利权)人：福州普德美贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35