一种基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物，所述组合物包括下述重量份配比的各成份：高分子改性的负载过渡金属络合物的石墨烯或氧化石墨烯0.01-0.03重量份；有机物分散剂5-15重量份；和磺酸盐0.2-0.4重量份。本发明专利技术还提供了该组合物的制备方法，以及该组合物在制备具有节油效果和减排效果的润滑油中的用途。本发明专利技术的组合物具备较好的溶解和分散能力、彻底解决了现有纳米颗粒加入到润滑油中出现的易沉淀和分散性差等问题，且不含有潜在危害元素和组分。能够显著改善润滑油的润滑性能，降低摩擦系数，大幅减少磨损，并具备显著的极压性能。同时，将本发明专利技术的组合物加入到润滑油之后，润滑油具有显著的节油效果和减排效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于润滑
，特别涉及一种基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合 物及其制备方法和用途。
技术介绍
据国际权威机构统计，金属材料磨损、腐蚀、疲劳三大损耗约占工业总产值的 30%。摩擦磨损是普遍存在的自然现象，摩擦损失了世界约三分之一的一次能源，磨损是造 成材料与设备破坏和失效的三种最主要的形式之一，润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损 的最有效技术。发展具有良好抗磨损性能、高承载能力、对磨损表面具有一定修复功能、对 环境无污染或少污染的润滑技术，是当代化学和材料科学及摩擦学的重要课题之一。 传统的极压润滑脂能够提高极压抗磨性能的原因主要是含有硫、氯和磷的有机化 合物，尽管极压性能较好，但是硫、氯和磷化合物会产生腐蚀和环境污染问题。而广泛应用 的二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP)高效极压抗磨剂，现在已显得难于适应形势发展的需要。这 是因为：（1)元素Zn会使某些合金轴承（主要指含银、铅部件）产生电化学腐蚀；（2)在高 于160°C的工况下会因急剧分解而丧失抗氧化和极压抗磨性能。因此，寻找能够克服ZDDP 局限性的新型极压抗磨剂已成为润滑脂研发的热点。 通过在液体润滑剂中添加纳米颗粒，如层状结构的无机纳米颗粒（石墨片、MoS2)、 软质金属纳米颗粒（Cu、Pb)等，能够有效地降低润滑剂的摩擦系数，同时改善其极压性能 和承载能力。但是使用的这些纳米颗粒物质，缺点是相容性差，极压性能低和容易析出产生 沉淀。 石墨烯具有非常薄的纳米层状结构，是摩擦系数最低和耐磨性能最高的材料，且 具有高的机械强度、弹性模量和热导率，而且不含其它腐蚀性和环境污染的元素，完全满足 润滑油对减摩添加剂的环保要求。但是仅仅将纳米颗粒状的石墨烯加入到润滑油中同样会 出现易沉淀和分散性差等问题。 因此，有必要提供一种克服现有技术中的不足的、新型的润滑剂。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种具备较好的溶解和分散能力、彻底解决现有纳米颗粒 加入到润滑油中出现的易沉淀和分散性差等问题，且不含有潜在危害元素和组分，但仍然 能够显著改善润滑油的润滑性能，降低摩擦系数，大幅减少磨损，并具备显著的极压性能的 润滑剂。 因此，第一方面，本专利技术提供了一种基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物，所 述组合物包括下述重量份配比的各成份： 高分子改性的负载过渡金属络合物的石 0. 01-0. 03重量份； 墨稀或氧化石墨稀 有机物分散剂 5-15重量份；和 磺酸盐 0.2-0. 4重量份。 在本专利技术第一方面的组合物中，优选地，包括下述重量份配比的各成份： 高分子改性的负载过渡金属络合物的石 0. 01重量份； 墨烯或氧化石墨烯 有机物分散剂 10重量份；和 磺酸盐 0.24重量份。 在本专利技术第一方面的组合物中，所述石墨烯或氧化石墨烯是层数为5-8层的石墨 烯或氧化石墨烯。 在本专利技术第一方面的组合物中，所述高分子改性的负载过渡金属络合物的石墨烯 或氧化石墨烯是高苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物改性的负载过渡金属络合物的石墨烯或 氧化石墨烯；所述过渡金属络合物是溴化亚铜与氯化亚铜按照摩尔比1:2_1:4的混合物。 在本专利技术第一方面的组合物中，所述有机物分散剂是碳原子数为(：9_(： 13的脂肪族 烷烃。优选地，所述碳原子数为C9_C13的脂肪族烷烃是碳原子数为C12的硼化棕榈油。 在本专利技术第一方面的组合物中，所述磺酸盐是高碱值磺酸钙与高碱值磺酸镁 的混合物，其中高碱值磺酸钙的重量百分比含量为60% -80%，所述混合物的总碱值为 300-400。 第二方面，本专利技术提供了一种制备基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物的方 法，所述方法包括下述步骤： 1)将石墨烯或氧化石墨烯通过高速球磨的方式分散在环境友好型溶剂中； 2)球磨分散结束后取出，静止后分离悬浮溶液和固体沉淀；3)在悬浮溶液中加入过渡金属络合物，在80°C_100°C下真空烘干，得到负载过渡 金属络合物的石墨烯或氧化石墨烯； 4)以卤代烷烃为引发剂，以负载过渡金属络合物的石墨烯或氧化石墨烯为催化 剂，在温度为1〇〇°C-150°C下通过原子转移自由基聚合实现苯乙烯与甲基丙烯酸酯共聚， 制得高分子改性的负载过渡金属络合物的石墨烯或氧化石墨烯；和5)在温度80°C-90°C下，将高分子改性的负载过渡金属络合物的石墨烯或氧化石 墨烯加入到有机物分散剂中，再加入磺酸盐，即得所述基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂 组合物。 在本专利技术第二方面的方法中，在步骤1)中，所述石墨烯或氧化石墨烯占分散液的 0. 03% -0. 05% (w/w);所述高速球磨的时间为lh_3h;所述环境友好型溶剂是碳酸二甲酯 和二甲醚中的一种或两种。 在本专利技术第二方面的方法中，在步骤2)中，所述静止的时间为12h_24h。 在本专利技术第二方面的方法中，在步骤3)中，所述过渡金属络合物的加入量为悬浮 溶液的 〇. 5% -1% (w/w)。 在本专利技术第二方面的方法中，在步骤4)中，所述卤代烷烃是溴代二甲苯。 第三方面，本专利技术提供了本专利技术的基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物在制 备具有节油效果和减排效果的润滑油中的用途。 本专利技术与现有技术相比，至少具有以下的优点： 1)本专利技术基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物的优点和效果在于利用了石 墨烯超薄、超硬、超润滑、耐腐蚀、耐高温的特性，通过石墨烯或氧化石墨烯表面高分子改性 制备出的润滑剂，具备较好的溶解和分散在液体润滑油中的能力，彻底解决了现有纳米颗 粒加入到润滑油中出现的易沉淀和分散性差的缺点。 2)本专利技术基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物加入到润滑油中能够显著改 善润滑油的润滑性能，摩擦系数显著下降，磨损大幅减少；并具备显著的极压性能，而且不 含硫、磷、氯以及ZDDP等具有潜在危害的元素和组分，完全满足API中对润滑油添加剂的环 保和节能要求。 3)将本专利技术的基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物加入到润滑油之后，润滑 油具有3-6%的节油效果和25-50%的减排效果。【附图说明】 本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中： 图1为添加本专利技术基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物后对润滑油节油率 的影响的柱状图； 图2为添加本专利技术基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物后对润滑油减排效 果的影响的柱状图。【具体实施方式】 下面通过实施例对本专利技术做进一步详细说明，以下各实施例仅用于说明本专利技术而 不是限制本专利技术。 I.本专利技术组合物的制备 实施例1组合物1的制备 步骤1):称取0?03g层数为8的石墨烯和100g碳酸二甲酯溶剂，混合后在速度为 3000r/min球磨机中球磨2h。 步骤2):球磨分散结束后取出，静止20h后分离悬浮溶液和固体沉淀。 步骤3):在悬浮溶液中加入0.5% (w/w)的溴化亚铜与氯化亚铜按照摩尔比1:3 的混合物。在温度为l〇〇°C下真空烘干24h，得到负载溴化亚铜/氯化亚铜过渡金属络合物 的石墨稀。 步骤4):以lg溴代二甲苯为引发剂，以8g负载溴化亚铜/氯化亚铜过渡金属络 合物的石墨烯为催化剂，在温度为130°C下，通过原子转移自由基聚合实现3g苯乙烯与5g 甲基丙烯酸酯共聚，制得高苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物，所述组合物包括下述重量份配比的各成份：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程志林，
申请(专利权)人：中航联合石墨烯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11