一种亲油性黑磷润滑油的制备方法技术

本发明专利技术属于新型润滑材料技术领域，具体而言涉及一种亲油性黑磷润滑油的制备方法。首先将黑磷晶体粉体研磨成细粉，并真空干燥，得到黑磷纳米片细粉；用亲油性改性材料对黑磷纳米片进行改性，得到改性黑磷纳米片；将所述改性黑磷纳米片与基础润滑油混合，制备得到亲油性黑磷润滑油。本发明专利技术方法制备的亲油性黑磷润滑油，表面含亲油性官能团，在油中具备良好的分散性，并且具备超低的摩擦系数和相对较高的抗磨能力。本发明专利技术的润滑油能够将摩擦系数降低到0.01以下，具有极低摩擦系数，并具有优异的抗磨和抗压性能。另外，本发明专利技术的润滑液以油为基准液，可以应用于大多数工程制造。可以应用于大多数工程制造。可以应用于大多数工程制造。

【技术实现步骤摘要】
一种亲油性黑磷润滑油的制备方法


[0001]本专利技术属于新型润滑材料
，具体而言涉及一种亲油性黑磷润滑油的制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国现代工业的急速发展，人类发展所须的能量消耗与日渐匮乏且不可再生资源之间的矛盾日趋严重，其中不必要的摩擦造成的能量损耗约占我国国民生产总值的4.5％。因此，如何降低摩擦磨损将有效降低能量损耗带来的经济问题。另外，目前市场上的润滑产品大多数是以矿物油或合成油为基础的，这类润滑油会污染环境，而且摩擦系数一般在0.1左右，并不具有非常优异的润滑性能，而且这类润滑油的生产过程较为复杂，成本较高。因此，开发一种具备超低磨损且相对绿色的润滑油成为当前急需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决已有技术中的技术问题，基于专利技术人对以下问题的发现和认识，二维材料的迅速发展使其应用于半导体，电子器件，生物仿生，柔性材料，润滑材料等。其中，二维材料作为润滑添加剂成为研究热点。例如：富勒烯，石墨烯，氮化硼，二硫化钼，过渡金属碳化物等。其中石墨烯片层边缘含有大量羟基和羧基等官能团，具备良好的亲水性。黑磷是磷常见三种同素异形体(红磷、白磷和黑磷)中最稳定的一种形态。黑磷具有与石墨类似的天然片层结构，层内由sp3杂化的磷原子以蜂窝状的褶皱形式连接，层与层之间以弱范德华力相连。
[0004]本专利技术的目的在于提供一种亲油性黑磷润滑油的制备方法，以克服传统二维材料在油基润滑剂中分散性不好的问题，使制备的亲油性黑磷润滑油具有良好的分散性
[0005]本专利技术的实施例提出了一种亲油性黑磷润滑油的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将黑磷晶体粉体研磨成细粉，并真空干燥，得到黑磷纳米片细粉；
[0007](2)用亲油性改性材料对黑磷纳米片进行改性，得到改性黑磷纳米片；
[0008](3)将所述改性黑磷纳米片与基础润滑油混合，制备得到亲油性黑磷润滑油。
[0009]根据本专利技术实施例亲油性黑磷润滑油的制备方法具有的优点和技术效果，一是本专利技术实施例的方法制备得到的亲油性黑磷润滑油，该油基润滑液表面含亲油性官能团，在润滑油中具备良好的分散性，并且在轴承钢上具备超低的摩擦系数。与传统的润滑液相比(普通润滑剂的摩擦系数为0.1左右)，本专利技术实施例制备的亲油性黑磷润滑油能够将摩擦副间的摩擦系数降低到0.01以下，具有极低的摩擦系数和良好的分散性；二是本专利技术实施例的方法制备的亲油性黑磷润滑油具有超低的摩擦系数和良好的抗磨性能，使该润滑油具备广泛的应用范围，例如：切削加工，轴承等，具有很大的实用价值。由于其中的黑磷纳米片的独特的结构，使亲油性黑磷润滑油具有良好的光电转化效率、较高的电子迁移率和极好的生物相容性，在薄膜晶体管、光电探测、光控电子元件、电致发光领域、生物医学领域都具有很好的应用前景。
[0010]在一些实施例中，所述步骤(1)中，细粉的颗粒度为200～500微米。
[0011]在一些实施例中，所述步骤(1)中，真空干燥的真空度为20～30kPa，干燥时间为4～6小时。
[0012]在一些实施例中，其中所述步骤(2)中，亲油性改性材料中含有亲油性基团，亲油性基团中含有烷基、苯基或环烷基。
[0013]在一些实施例中，所述步骤(2)中，亲油性改性材料为由正癸基环己烷粉末和正癸基三乙氧基硅烷粉末形成的混合粉。
[0014]在一些实施例中，所述步骤(2)中，改性过程如下：
[0015](1)将正癸基环己烷粉末和正癸基三乙氧基硅烷粉末形成第一混合粉，第一混合粉中，正癸基环己烷粉末和正癸基三乙氧基硅烷粉末的质量比为：1(0.5～1)；
[0016](2)将黑磷纳米片细粉与所述第一混合粉混合，得到第二混合粉，第二混合粉中，黑磷纳米片细粉与所述第一混合粉的质量比为：(2～7):1；
[0017](3)将第二混合粉与水混合，第二混合粉与水的质量比为：20000:(1～4)，在120～150℃下反应5～6小时；
[0018](4)真空干燥，得到改性黑磷纳米片，真空干燥的真空度为20～30kPa，干燥时间为4～6小时。
[0019]在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述油基润滑液为聚α烯烃基础油、菜籽油、蓖麻油或聚醚合成油。
[0020]在一些实施例中，所述步骤(3)中，制备亲油性黑磷润滑油，过程如下：
[0021](1)将改性黑磷纳米片与基础润滑油混合，改性黑磷纳米片与聚α烯烃基础油的质量比为：(0.01～0.5):1，将得到的混合液置于水浴加热，搅拌，得到黑磷润滑油；
[0022](2)对黑磷润滑油进行振动处理，将振动处理后的黑磷润滑油进行离心分离，离心分离得到的上清液即为亲油性黑磷润滑油。
[0023]在一些实施例中，所述搅拌为磁力搅拌，频率为20～60Hz，温度为60～80℃，搅拌时间为50～60min。
[0024]在一些实施例中，所述振动处理为超声振动处理，时间为6～8小时，温度为30℃～80℃。
[0025]在一些实施例中，所述离心分离的转速为1000～3000rpm，分离时间为30～60min。
[0026]本专利技术的实施例还提供了一种亲油性黑磷润滑油，采用本专利技术实施例的方法制得。
[0027]根据本专利技术实施例的亲油性黑磷润滑油具有的优点和技术效果，由于黑磷具备类石墨烯结构，然而同一层内的原子不在同一平面上，呈现一种蜂窝状的褶皱结构。这种结构具有较强的共价键且曾将原子通过范德华力结合，从而使得黑磷具备较低的剪切强度和较高的热力学稳定性等固有特性。
[0028]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是实施例1所得亲油性黑磷润滑油与不同液体的摩擦系数
‑
磨损时间曲线对比图。
[0031]图2是实施例2所得亲油性黑磷润滑油的稳定性摩擦系数
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磨损时间曲线图。
[0032]图3是实施例3所得亲油性黑磷润滑油的摩擦系数
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不同压力变化曲线图。
[0033]图4是实施例4所得亲油性黑磷润滑油的摩擦系数
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不同浓度变化曲线图。
[0034]图5是实施例5所得亲油性黑磷润滑油的摩擦系数
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不同速度变化曲线图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲油性黑磷润滑油的制备方法，其特征在于，包括：(1)将黑磷晶体粉体研磨成细粉，并真空干燥，得到黑磷纳米片细粉；(2)用亲油性改性材料对所述黑磷纳米片细粉进行改性，得到改性黑磷纳米片；(3)将所述改性黑磷纳米片与基础润滑油混合，制备得到亲油性黑磷润滑油。2.根据权利要求1所述的亲油性黑磷润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将所述黑磷晶体粉体研磨成颗粒度为200～500微米的细粉。3.根据权利要求1所述的亲油性黑磷润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，真空干燥的真空度为20～30kPa，干燥时间为4～6小时。4.根据权利要求1所述的亲油性黑磷润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述亲油性改性材料为由正癸基环己烷粉末和正癸基三乙氧基硅烷粉末形成的混合粉。5.根据权利要求4所述的亲油性黑磷润滑油的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，所述改性过程包括：(a)将质量比为1：(0.5～1)的正癸基环己烷粉末和正癸基三乙氧基硅烷粉末形成第一混合粉；(b)将质量比为(2～7):1的黑磷纳米片细粉与所述第一混合粉混合，得到第二混合粉；(c)将质量比为20000:(1～4)的第二混合粉与水混合，在120～150℃下反应5～6小时；(d)将所述步骤(c)反应后的物料进行真空干燥，得到改性黑磷纳米片。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：易双，李津津，雒建斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：