改性石墨烯、石墨烯润滑油组合物、制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种改性石墨烯、石墨烯润滑油组合物、制备方法与应用。所述改性石墨烯的制备方法包括：将石墨烯分散于溶剂中，形成第一分散液；向第一分散液中加入修饰剂并混合均匀，之后反应形成第二分散液，分离得到固形物，所述修饰剂包括C10～C16的多碳二元酸；以及，对所述固形物进行后处理，获得改性石墨烯。所述石墨烯润滑油组合物包含所述改性石墨烯和润滑油，且改性石墨烯的含量为0.01～1wt％。本发明专利技术通过使用修饰剂对石墨烯边缘进行接枝，使石墨烯边缘带有一定的长链烷烃基团，石墨烯边缘的长链烷烃官能团与润滑油中的烃类基团有较优异的相溶性，从而使石墨烯能均匀稳定地分散在润滑油中，同时制备工艺简单，分散性良好，抗沉降性能优异。

Modified graphene, graphene lubricating oil composition, preparation method and Application

The invention discloses a modified graphene and graphene lubricating oil composition, a preparation method and an application thereof. Including the preparation method of modified graphene, graphene dispersed in the solvent, the formation of the first dispersion; dispersion is added to the first modifier and mixed evenly, after the reaction to form the second dispersed liquid, separated solids, carbon dicarboxylic acid the modifying agent including C10 ~ C16; and, the solids for postprocessing, the modified graphene. The graphene lubricating oil composition comprises the modified graphene and lubricating oil, and the content of the modified graphene is 0.01 to 1wt%. The present invention by the use of modifier on the graphene edge was grafted graphene edge with long chain alkyl groups of hydrocarbon groups of graphene edge long chain alkane group and lubricating oil has excellent compatibility, so that graphene can uniformly and stably disperse in the lubricating oil system, at the same time simple preparation, good dispersibility, anti settling performance.

【技术实现步骤摘要】
改性石墨烯、石墨烯润滑油组合物、制备方法与应用
本专利技术涉及一种新型石墨烯润滑油添加剂，尤其涉及一种润滑用改性石墨烯、石墨烯润滑油组合物及其制备方法与应用，属于石墨烯修饰润滑

技术介绍
石墨烯是碳原子以sp2键紧密排列形成的二维结构平面蜂窝状晶格结构，具有较大的比表面积和优异的稳定性。由于只有一层碳原子的厚度，是迄今发现的最薄也是最硬的材料。然而石墨烯由于其层间强烈的分子间范德华力，使其极易容易发生团聚或者堆叠。此外由于石墨烯完美的碳六方晶格结构，使其既不能在水中分散，也不能在有机溶剂中分散，严重限制了其使用。因此如何对石墨烯进行改性或者修饰，增强其在特定溶剂中的分散性成为目前石墨烯改性的主要研究方向。相应的，已有一些研究人员针对石墨烯进行亲油性的改性，但是改性后的石墨烯仅能在特定溶剂中分散，在一些商用成品润滑油中的分散仍然难以实现稳定的分散效果。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种改性石墨烯及其制备方法，以克服现有技术中的不足。本专利技术的又一目的在于提供由前述改性石墨烯制备的石墨烯润滑油组合物及其制备方法。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种改性石墨烯的制备方法，其包括：将石墨烯分散于溶剂中，形成第一分散液；向所述第一分散液中加入修饰剂并混合均匀，之后反应形成第二分散液，分离得到固形物，所述修饰剂包括C10～C16的多碳二元酸；以及，对所述固形物进行后处理，获得改性石墨烯。优选的，所述修饰剂包括癸二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸和十六碳二酸中的任意一种或两种以上的组合。作为优选方案之一，所述修饰剂与石墨烯的质量比为5：1～30：1。作为优选方案之一，所述反应的温度为50～120℃。所述反应的时间为2～10h。优选的，所述第一分散液中石墨烯的浓度为0.1～20mg/mL。进一步的，所述石墨烯的片径为20～100nm，厚度小于等于10nm。进一步的，所述石墨烯为高温热膨胀石墨烯。优选的，所述溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、苯、甲苯、氯仿、乙醚、四氯化碳、二硫化碳中的任意一种或两种以上的组合，尤其优选为乙醇。作为优选方案之一，所述制备方法包括：对所述第二分散液进行过滤处理，之后以清洗剂清洗所获固形物，之后将所述固形物于40～80℃真空干燥5～8h，获得改性石墨烯。优选的，所述过滤处理包括压滤处理和/或抽滤处理。优选的，所述清洗剂包括乙醇。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的表面修饰有C10～C16的直链烷烃的改性石墨烯。本专利技术实施例还提供了前述改性石墨烯于制备润滑油组合物中的应用。本专利技术实施例还提供了一种石墨烯润滑油组合物，其特征在于包含前述的改性石墨烯和润滑油，并且所述石墨烯润滑油组合物中改性石墨烯的含量为0.01～1wt％。优选的，所述润滑油包括白油、润滑油矿物基础油、润滑油全合成基础油中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例还提供了前述的石墨烯润滑油组合物的制备方法，其包括：将前述改性石墨烯加入润滑油中，进行超声分散。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1)本专利技术提供的改性石墨烯的制备方法通过使用修饰剂对石墨烯边缘进行接枝，使石墨烯边缘带有一定的长链烷烃基团，石墨烯边缘的长链烷烃官能团与润滑油中的烃类基团有较优异的相溶性，从而使石墨烯能均匀稳定地分散在润滑油中，使其在应用时不会因为润滑油的特异性而影响石墨烯的分散性能，以解决现有石墨烯在润滑油中的分散性问题；2)本专利技术所获石墨烯润滑油组合物具有较优异的稳定性，适用于石墨烯作为润滑添加剂添加到工业润滑油的基础油和润滑脂中来提高润滑油减摩抗磨性能，且所得组合物可直接作为市售润滑油中添加产品，具有可推广性强、原料来源稳定且环境友好的优势；同时制备工艺简单，分散性良好，抗沉降性能优异；3)本专利技术所选修饰剂为多碳二酸，长链的多碳二酸烷烃化合物能与高温热膨胀的石墨烯边缘的活性羟基基团发生反应，使石墨烯边缘被长链的烷烃基团修饰，有易于石墨烯在润滑油等矿物油中的分散性能；本专利技术的高温膨胀石墨烯具有碳含量高、石墨烯片层薄、且预留的含氧官能团易于羧基反应修饰的特点，并且制备过程简单，针对矿物润滑油溶剂的使用条件，接枝长链的烷基官能团具有针对性。附图说明图1a为对比例1中未经修饰的石墨烯分散于白油中静置1天后的照片示意图；图1b为本专利技术实施例1所获经过十二碳二酸修饰过的改性石墨烯分散于白油中静置120天后的照片示意图；图2为未经修饰的石墨烯和经过十二碳二酸修饰过的改性石墨烯粉体的红外光谱图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供了一种改性石墨烯的制备方法，其包括：将石墨烯分散于溶剂中，形成第一分散液；向所述第一分散液中加入修饰剂并混合均匀，之后反应形成第二分散液，分离得到固形物，所述修饰剂包括C10～C16的多碳二元酸；以及，对所述固形物进行后处理，获得改性石墨烯。优选的，所述修饰剂包括癸二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸和十六碳二酸中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。作为优选方案之一，所述修饰剂与石墨烯的质量比为5：1～30：1。作为优选方案之一，所述反应的温度为50～120℃。所述反应的时间为2～10h。优选的，所述第一分散液中石墨烯的浓度为0.1～20mg/mL。进一步的，所述石墨烯的优选片径为20～100nm，厚度小于等于10nm。进一步的，所述石墨烯为高温热膨胀石墨烯。进一步的，本专利技术中前述的石墨烯可以通过市购、自制等途径获取。优选的，所述溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、苯、甲苯、氯仿、乙醚、四氯化碳、二硫化碳中的任意一种或两种以上的组合，尤其优选为乙醇，但不限于此。作为优选方案之一，所述制备方法包括：对所述第二分散液进行过滤处理，之后以清洗剂清洗所获固形物，之后将所述固形物于40～80℃真空干燥5～8h，获得改性石墨烯。优选的，所述过滤处理包括压滤处理和/或抽滤处理。优选的，所述清洗剂包括乙醇。其中，作为本专利技术更为优选的实施案例，所述改性石墨烯的制备方法可以包括如下步骤：(1)在室温下将石墨烯超声分散于溶剂中，形成第一分散液；(2)在室温下向所述第一分散液中加入修饰剂，经超声分散混合均匀，之后在50～120℃下反应2～10h，获得第二分散液；(4)经过滤处理分离出所述第二分散液内的固形物，之后以清洗剂清洗所获固形物，之后将所述固形物于40～80℃真空干燥5～8h，获得改性石墨烯粉体材料。藉由上述技术方案，本专利技术通过使用修饰剂对石墨烯边缘进行接枝作用，使石墨烯边缘带有一定的长链烷烃基团，石墨烯边缘的长链烷烃官能团与润滑油中的烃类基团有较优异的相容性，从而使石墨烯能均匀稳定地分散在润滑油中，使其在应用时不会因为润滑油的特异性而影响石墨烯的分散性能，以解决现有石墨烯在润滑油中的分散性问题。所选修饰剂为多碳二酸，长链的多碳二酸能与石墨烯边缘的活性羟基基团发生反应，使石墨烯边缘被长链的烷烃基团修饰，有易于石墨烯在润滑油等矿物油中的分散性能。本专利技术实施例的另一个方面提供了由前述方法制备的改性石墨烯。本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性石墨烯的制备方法，其特征在于包括：将石墨烯分散于溶剂中，形成第一分散液；向所述第一分散液中加入修饰剂并混合均匀，之后反应形成第二分散液，分离得到固形物，所述修饰剂包括C10～C16的多碳二元酸；以及，对所述固形物进行后处理，获得改性石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种改性石墨烯的制备方法，其特征在于包括：将石墨烯分散于溶剂中，形成第一分散液；向所述第一分散液中加入修饰剂并混合均匀，之后反应形成第二分散液，分离得到固形物，所述修饰剂包括C10～C16的多碳二元酸；以及，对所述固形物进行后处理，获得改性石墨烯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述修饰剂包括癸二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸和十六碳二酸中的任意一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述修饰剂与石墨烯的质量比为5：1～30：1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述反应的温度为50～120℃；和/或，所述反应的时间为2～10h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一分散液中石墨烯的浓度为0.1～20mg/mL；优选的，所述石墨烯为高温热膨胀石墨烯；优选的，所述石墨烯的片径为20～100nm，厚度小于等于10nm；和/或，所述溶剂包括乙醇、甲醇、异丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建忠，张凌，孙淑华，
申请(专利权)人：上海烯古能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31