一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂及制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂及制备方法，所述润滑剂由纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯、油酸、六偏磷酸钠、三乙醇胺硼酸酯、十二醇以及去离子水组成。将油酸、三乙醇胺、十二醇、水基硼酸酯依次加入到去离子水中完全溶解得到初级溶液；再将通过改进的溶剂热法制备的二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯纳米复合材料加入到初级溶液中，并使用超声波细胞粉碎机进行超声分散，避免纳米粒子间的团聚或分层，得到均一、稳定的水基纳米润滑液。本发明专利技术使用二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯进行修饰，在强化氧化石墨烯分散稳定性的同时，还增强了氧化石墨烯的摩擦学性能。增强了氧化石墨烯的摩擦学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂及制备方法

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[0001]本专利技术属于润滑剂
，具体涉及一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂及制备方法。

技术介绍
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[0002]纳米摩擦学相关的润滑研究已引起了公众极大的关注，润滑液行业须在提升润滑性能的同时兼顾效率和对环境的影响。各种含润滑剂的纳米颗粒，例如金属TiO2，CuO，SiO2和石墨烯可用于减少金属之间的摩擦和磨损，这是因为在滑动过程中摩擦对上会形成由纳米颗粒组成的润滑膜。
[0003]石墨烯和氧化石墨烯因其优异的导电、导热和机械性能而备受关注。长期以来，石墨烯被认为是具有优异摩擦学性能的固体润滑剂，这是因为其具有易剪切的特性。石墨烯和氧化石墨烯的最新研究已经尝试探究金属和金属之间的摩擦和磨损行为，但目前尚未有在润滑领域应用的充分研究。石墨烯的添加已表现出可以减缓摩擦副表面的氧化和腐蚀程度。石墨烯基复合材料可达到协同增效的作用，并且改善了石墨烯的摩擦学性能，使其在摩擦学中得到充分应用。使用硼和氮基添加剂，金属间的摩擦表面形成的一层氮化硼保护膜，表现出良好的协同作用，可减少摩擦磨损。
[0004]另外，氧化石墨烯纳米片的面内和边缘含有
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OH、
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COOH等含氧官能团，亲水性较好，不仅能够在水基润滑剂中均匀分散，且表现出一定的吸附特性，有利于其润滑性能的充分发挥。但是，氧化石墨烯热稳定性差，其表面的含氧官能团极易形成稳定的化学键，使得氧化石墨烯片层间的剪切滑移作用难以实现，从而影响润滑性能的有效发挥。为了强化氧化石墨烯的抗磨减摩性能，使用纳米二氧化硅对氧化石墨烯进行修饰，减少片层间的含氧官能团，改善氧化石墨烯的热稳定性，并使层间的剪切滑移更易进行。同时，纳米二氧化硅的添加可以增强水基润滑液的粘度，避免金属接触面的直接接触，优化润滑性能。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂及制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007](一)一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂，按重量百分比由以下组分组成：油酸0.2～1.0％、三乙醇胺硼酸酯0.1～1.0％、十二醇0.5～3.0.％、六偏磷酸钠0.5～3.0％、二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯0.15～0.85％、去离子水余量。
[0008]进一步的，所述二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯为通过改进的溶解热法制备的纳米复合材料，制备过程如下：
[0009]S1、将氧化石墨烯分散在乙醇中，然后加入硼酸以及氢氧化铵，在60℃下搅拌8小时，通过微波辅助方法制备得到B
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N
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GO纳米颗粒；
[0010]S2、在上述体系中加入正硅酸四乙酯、乙醇和氨水溶液，在40℃条件下轻轻搅拌3h，得到黑色产物；
[0011]S3、将黑色产物冷却至25℃后，在85℃下烘干，然后置于800W微波下5分钟，随后冷却至室温，过滤最终产物悬浮液，并用乙醇和水洗涤数次以除去未反应的物质，获得纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯。
[0012]进一步的，S1中，氧化石墨烯分散在乙醇中的浓度为5mg/ml；加入硼酸以及氢氧化铵后，硼酸以及氢氧化铵在体系中的浓度均为1mg/mL。
[0013]进一步的，S2中，所加入的正硅酸四乙酯与氧化石墨烯的质量比为2：5。
[0014](二)本专利技术还提供了所述的纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0015](1)将十二醇，三乙醇胺硼酸酯、油酸和六偏磷酸盐依次加入到去离子水中，加热搅拌，得到基础液；
[0016](2)调节基础液pH为7～8，再加入二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯，加热搅拌，并超声处理，得到均匀分散的润滑剂。
[0017]进一步的，步骤(1)中，搅拌温度为50～60℃，搅拌时间为15～30分钟。
[0018]进一步的，步骤(2)中，通过在基础液中加入氨水以调节基础液pH为7～8。
[0019]进一步的，步骤(2)中，搅拌温度为60～75℃，搅拌时间为30～60分钟，超声处理时间为40～60分钟。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本专利技术中以纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯为原料制备润滑剂，纳米二氧化硅以共价键的形式接枝在B、N共掺杂的氧化石墨烯片层表面，反应后氧化石墨烯表面的含氧官能团没有被大量还原，保证其分散稳定性。而且反应后，氧化石墨烯表面缺陷增加，更有利于其在润滑过程中吸附在金属表面；
[0022](2)本专利技术所采用的纳米二氧化硅修饰B、N共掺杂的氧化石墨烯纳米复合片可提高润滑液的粘度，使得最小油膜厚度增加，有利于避免摩擦副粗糙峰间的直接接触，增强润滑作用，为未来水基纳米润滑液的制备提供理论指导；
[0023](3)本专利技术所用材料，特别是B、N共掺杂的氧化石墨烯和纳米二氧化硅的用量极少，生产成本低。而且不会对环境造成污染，是环保型高性能润滑液。
附图说明：
[0024]图1为本专利技术实施例及对比例中制备的润滑剂进行四球长磨试验后的摩擦系数曲线；
[0025]图2为本专利技术实施例及对比例中制备的润滑剂进行四球试验后的磨斑形貌及直径；
[0026]图3为二氧化硅修饰B、N共掺杂的氧化石墨烯制备示意图；
[0027]图4为二氧化硅修饰B、N共掺杂的氧化石墨烯形貌与能谱图，其中，(a)为二氧化硅修饰B、N共掺杂的氧化石墨烯SEM图；(b)为二氧化硅修饰B、N共掺杂的氧化石墨烯EDS图。
具体实施方式：
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂。(一)纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯的制备：
[0031]将氧化石墨烯(GO，250mg)分散在乙醇(50ml)中，然后加入硼酸(1mg/mL)以及氢氧化铵(1mg/mL)，在60℃下搅拌8小时，通过微波辅助方法制备了B
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N
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GO纳米颗粒；其次，加入正硅酸四乙酯(TEOS，100mg)、乙醇和氨水溶液，在40℃条件下轻轻搅拌3h，将黑色产物冷却至25℃后，在85℃下烘干，然后置于800W微波下5分钟，冷却至室温后，过滤最终产物悬浮液，并用乙醇和水洗涤数次以除去未反应的物质，获得纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：油酸0.2～1.0％、三乙醇胺硼酸酯0.1～1.0％、十二醇0.5～3.0.％、六偏磷酸钠0.5～3.0％、二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯0.15～0.85％、去离子水余量。2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂，其特征在于，所述二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯为通过改进的溶解热法制备的纳米复合材料，制备过程如下：S1、将氧化石墨烯分散在乙醇中，然后加入硼酸以及氢氧化铵，在60℃下搅拌8小时，通过微波辅助方法制备得到B
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N
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GO纳米颗粒；S2、在上述体系中加入正硅酸四乙酯、乙醇和氨水溶液，在40℃条件下轻轻搅拌3h，得到黑色产物；S3、将黑色产物冷却至25℃后，在85℃下烘干，然后置于800W微波下5分钟，随后冷却至室温，过滤最终产物悬浮液，并用乙醇和水洗涤数次以除去未反应的物质，获得纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯。3.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅修饰的B、N共掺杂的氧化石墨烯润滑剂，其特征在于，S1中，氧化石墨烯分散在乙醇中的浓度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊桑，赵伟，陈金山，吴超，朱淇，张奕晨，王万骏，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：