一种润滑油添加剂、添加其的润滑油、制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种润滑油添加剂，所述添加剂包括经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质。本发明专利技术提供了一种润滑油添加剂，采用TEMPO类催化剂催化氧化石墨烯类物质，在石墨烯类物质中加大了含氧基团(如羟基、羧基等)的含量，增加了石墨烯类物质的亲水性，然后将均匀分散有所述改性石墨烯以分散液的形式加入基底油中，进行乳化，实现改性石墨烯通过微乳化的相转移，转移至基底油中，得到石墨烯改性的润滑油，方法简单、高效，可行性好，并且在满足润滑油基础品质的同时，也提高了其润滑效果。

【技术实现步骤摘要】
一种润滑油添加剂、添加其的润滑油、制备方法和用途
本专利技术属于润滑油
，涉及一种润滑油添加剂、添加其的润滑油、制备方法和用途。
技术介绍
在现阶段工业生产满负荷运转，机械制造、矿山冶金、化工、医药、食品等行业直接关系着国民经济的发展，机器设备零件摩擦磨损消耗大量的能源和资源，据报道，全球三分之一的能源消耗于摩擦，且各种机械零件因摩擦磨损而失效的数量约占全部失效零件的80％以上。为了延长零件的使用寿命，除了对材料本身的处理之外，采用润滑的方式是世界范围内通用的做法。如何保证机械的正常运转，降低设备的维护成本就成了关键问题。润滑油作为一种重要的且使用广泛的石油制品，在现代工业中是不可或缺的。为了最大程度上增加润滑油的抗磨减摩性能，往往在润滑油中加入一定量的添加剂，但传统的硫、磷和氯型抗磨添加剂通常会腐蚀摩擦副材料以及产生废气污染环境。因此，寻找一种新型环保高效的添加剂具有十分重要的意义。近年来，随着纳米科技的发展，纳米材料作为润滑油添加剂的研究日益广泛，CN1632081公开了一种纳米碳材润滑添加剂，将纳米碳材料作为润滑油添加剂，显著提高了润滑油的抗磨性能。石墨烯作为一种新型纳米碳材料具有许多其他材料无可比拟的优势，如具有良好的力学性能、高的热导率等，特殊的二维片层结构有利于减小摩擦，因此石墨烯是一种理想的润滑油添加剂。将石墨烯与纳米金刚石复配将充分发挥二者的优势，最大程度上提高润滑油的抗磨性能。但石墨烯和纳米金刚石等纳米材料由于具有较高的表面势能极易产生团聚，从而造成了其在润滑油中的分散性不佳，易产生分层和沉淀，最终影响润滑油的性能。如何解决石墨烯和纳米金刚石在润滑油中的分散性是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种润滑油添加剂，所述添加剂包括经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质。对于石墨烯类物质，其直接分散在润滑油或基础油中存在诸如团聚、分散不均等缺陷，实现均匀分散比较困难，本专利技术通过TEMPO类催化剂将石墨烯类物质进行改性，并将改性后的石墨烯类物质作为润滑油添加剂，TEMPO类催化剂改性石墨烯类物质一方面通过TEMPO类催化剂可以插入团聚体中使其发生溶胀，使团聚体相互分开，有利于趋向分散，若再加外力研磨或者震荡更有利于其分散开；另一方面由于石墨烯类物质中可能含有一定量的羟基或者以其他基团存在的氧元素，尤其是氧化石墨烯或者生物质石墨烯，通过TEMPO催化氧化体系将石墨烯类物质上面的含氧官能团(尤其是羟基)氧化，使得石墨烯类物质之间相互撑开，并且进一步的将已团聚的石墨烯层分散开，进而逐步氧化，这样一方面提高石墨烯物质表面的化学活性，另一方面提高了石墨烯类物质在大部分溶剂(水、醇、酮)中的分散度。本专利技术提供的润滑油添加剂加入至基底油中，能够减少石墨烯类物质的团聚，促进石墨烯类物质在基底油中的均匀分散。TEMPO类催化剂包括TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物)以及TEMPO衍生物。本专利技术对TEMPO类催化剂不做具体限定，只要包括N-氧自由基的催化剂均可用于本专利技术。优选地，所述TEMPO类催化剂包括2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧基、2-氮杂金刚烷-N-氧基、1-甲基-2-氮杂金刚烷-N-氧基、1，3-二甲基-2-氮杂金刚烷-N-氧基、4-羟基TEMPO衍生物中的任意1种或至少2种的组合。优选地，所述TEMPO类催化剂以TEMPO类催化剂水溶液的形式与石墨烯类物质接触，进行催化氧化。TEMPO类催化剂水溶液的形式更加利于TEMPO类催化剂与石墨烯类物质的均匀混合。优选地，所述TEMPO类催化剂催化氧化过程中还添加有卤化盐，以及次卤酸盐中的任意1种或至少2种的组合。优选地，所述次卤酸盐包括次氯酸盐和/或次碘酸盐。优选地，所述卤化盐包括溴化盐和/或碘化盐。TEMPO和/或其衍生物、卤化盐能够快速地催化氧化石墨烯类物质中的醇类基团生成醛或酮，进而在次卤酸盐的作用下氧化成羧基。优选地，所述次卤酸盐以水溶液的形式加入，浓度为5～15wt％，例如6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％等。优选地，所述次卤酸盐分批加入，首先加入待加入总质量的10～30％，待搅拌一段时间后再加入剩余部分。示例性地，所述改性石墨烯的制备方法为：将TEMPO和/或其衍生物和与NaBr配成水溶液，搅拌溶解完，得到混合液，随后加入石墨烯类物质继续搅拌，然后再加入次卤酸盐溶液总量的10～30％，搅拌反应，剩余70％逐渐加入。优选地，所述卤化盐包括溴化盐和/或碘化盐。优选地，所述卤化盐和次卤酸盐中的阳离子包括碱金属离子，优选包括钠离子和/或钾离子。本领域技术人员应该明了，TEMPO类催化剂需要依赖于TEMPO催化体系，但是本专利技术并不局限于任何特定的TEMPO催化体系，任何本领域技术人员能够获知的TEMPO催化体系均可用于本专利技术。示例性地，所述TEMPO催化体系为包含有TEMPO类催化剂、次卤酸盐、卤化盐的水溶液，优选为为包含有2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、次氯酸钠、溴化钠的水溶液；所述TEMPO类催化剂水溶液pH优选为9.5～11.5，进一步优选为10-11。当所述TEMPO类催化剂水溶液为TEMPO类催化剂、次卤酸盐、卤化盐的水溶液时，pH优选为9.5～11.5，此时催化氧化效率高。作为另一个示例，所述TEMPO催化体系为包含有TEMPO类催化剂、次卤酸盐、高氯酸盐和/或亚氯酸盐的水溶液，优选为包含有2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、次氯酸钠、亚氯酸钠的水溶液；所述TEMPO类催化剂水溶液pH优选为3.5～6，进一步优选4～5。当所述TEMPO类催化剂水溶液为酸性，包含有TEMPO类催化剂、次卤酸盐、高氯酸盐和/或亚氯酸盐的水溶液时，pH优选为3.5～6，此时催化氧化效率高。所述TEMPO类催化剂水溶液的pH的控制方法示例性的为：加入氢氧化钠溶液和/或冰醋酸溶液调节，其含量均分别为0.5～5wt％，可以为1wt％、2wt％、4wt％等。进一步优选地，所述催化氧化过程中，所述TEMPO类催化剂水溶液为碱性，包含有TEMPO类催化剂、次卤酸盐、卤化盐的水溶液，优选为包含有2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、次氯酸钠、溴化钠的水溶液；所述TEMPO类催化剂水溶液pH优选为9.5～11.5，进一步优选为10-11。优选地，所述TEMPO类催化剂水溶液催化氧化过程中，TEMPO类催化剂的加入量是石墨烯类物质重量的0.05％～5％，示例性为0.1％、0.3％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、2.5％、3.5％、4％、4.5％等；优选0.1％～3％，再优选0.3％～2％，更优选0.5％-1％。优选地，所述次卤酸盐的加入量是石墨烯类物质重量的10％～500％，示例性为50％、70％、100％、120％、135％、160％、200％、300％、400％、450％等，优选30％～95％，再优选40％-75％。优选地，所述卤化盐的加入量是石墨烯类物质重量的0.5％～50％，示例性为3％、8％、10％、12％、15％、18％、25％、35％、45％等，优选10％～30，再优选3％～20％，更优选5％～10％。优选地，所述添加剂包括粉体状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种润滑油添加剂，其特征在于，所述添加剂包括经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质。

【技术特征摘要】
1.一种润滑油添加剂，其特征在于，所述添加剂包括经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质。2.如权利要求1所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述TEMPO类催化剂包括2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧基、2-氮杂金刚烷-N-氧基、1-甲基-2-氮杂金刚烷-N-氧基、1，3-二甲基-2-氮杂金刚烷-N-氧基、4-羟基TEMPO衍生物中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述TEMPO类催化剂以TEMPO类催化剂水溶液的形式与石墨烯类物质接触，进行催化氧化；优选地，所述TEMPO类催化剂催化氧化过程中还添加有卤化盐，以及次卤酸盐中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述次卤酸盐包括次氯酸盐和/或次碘酸盐；优选地，所述卤化盐包括溴化盐和/或碘化盐；优选地，所述卤化盐和次卤酸盐中的阳离子包括碱金属离子，优选包括钠离子和/或钾离子；进一步优选地，所述催化氧化过程中，所述TEMPO类催化剂水溶液为碱性，包含有TEMPO类催化剂、次卤酸盐、卤化盐的水溶液，优选为包含有2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、次氯酸钠、溴化钠的水溶液；所述TEMPO类催化剂水溶液pH优选为9.5～11.5，进一步优选为10-11；优选地，所述TEMPO类催化剂水溶液催化氧化过程中，TEMPO类催化剂的加入量是石墨烯类物质重量的0.05％～5％，优选0.1％～3％，再优选0.3％～2％，更优选0.5％-1％；优选地，所述次卤酸盐的加入量是石墨烯类物质重量的10％～500％，优选30％～95％，再优选40％-75％；优选地，所述卤化盐的加入量是石墨烯类物质重量的0.5％～50％，优选10％～30，再优选3％～20％，更优选5％～10％。3.如权利要求1或2所述的润滑油添加剂，其特征在于，所述添加剂包括粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质、分散有粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质的水溶液、和TEMPO类催化剂催化氧化石墨烯类物质的反应液中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述TEMPO类催化剂催化氧化石墨烯类物质的反应液通过如下方法制备：将石墨烯类物质在TEMPO类催化剂催化氧化下，进行催化氧化反应，直至反应体系的pH恒定或加入醇类物质终止反应，得到TEMPO类催化剂催化氧化石墨烯类物质的反应液；优选地，所述TEMPO类催化剂催化氧化石墨烯类物质的反应液中，以石墨烯计，反应液中石墨烯类物质的浓度为20mg/g以下，优选1～10mg/g，进一步优选3～5mg/g；优选地，所述粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质通过如下方法制备：将TEMPO类催化剂催化氧化石墨烯类物质的反应液洗涤、干燥，得到粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质；优选地，所述分散有粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质的水溶液通过如下方法制备：将粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质分散于水中，得到分散有粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质的水溶液；优选地，所述分散有粉体状经过TEMPO类催化剂催化氧化的改性石墨烯类物质的水溶液中，以石墨烯计，反应液中石墨烯类物质的浓度为20mg/g以下，优选1～10mg/g，进一步优选3～5mg/g；优选地，所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1种或至少2种的混合，优选生物质石墨烯和/或氧化石墨烯；优选地，所述石墨烯衍生物包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合。4.一种改性润滑油，其特征在于，所述改性润滑油中添加有权利要求1～3之一所述的润滑油添加剂；优选地，所述改性润滑油中石墨烯类物质的量为基底油的0.005～0.3wt％，优选0.01～0.1wt％，进一步优选0.01～0.05wt％；优选地，所述将润滑油添加剂加入至基底油中的加入方式为以液体形式滴加，所述滴加速度优选为0.5～20mL/min；优选地，所述基底油包括成品润滑油、半成品润滑油和基础油的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述基础油包括矿物基础油、合成基础油或生物基础油中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金柱，盛杰，张安，刘顶，
申请(专利权)人：山东圣泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37