本发明涉及一种石墨烯纳米锌工业润滑复合材料的制备方法，属于利用流化床技术高效大批量制备石墨烯基复合材料的技术领域。
背景技术：
纳米锌作为一种软金属，其剪切强度和熔点也较低，当摩擦表面达到较高的瞬时高温时，纳米锌获得了潜热而熔融，熔融的锌所产生的润滑作用使得摩擦系数降低。因此选择低熔点的锌微粒作为润滑自修复添加剂是非常有利的。但是单独的纳米锌其强度和抗磨减摩性能新能较弱。
而石墨烯是一种特殊的二维单层结构碳的同素异形体，不仅具备良好的理化性能，且具有比表面积大、高扩散性等特性，其摩擦学综合性能较佳，可将石墨烯应用于摩擦磨损的原位动态自修复。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用流化床制备石墨烯纳米锌工业润滑复合材料的方法，通过将石墨烯与纳米锌制成复合材料，不仅可协同两者优异的润滑性能，还可利用石墨烯的超高热传导作用(理论导热系数可达5300w/mk)，使得摩擦热迅速扩散，整个摩擦表面不会长久维持高温；此外，纳米锌在摩擦表面合金化后其硬度要大于锌金属的硬度，加上石墨烯出色的机械强度和柔韧性，摩擦面的抗磨减摩性能也会得到增强。
上述石墨烯纳米锌新型润滑材料不仅可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦系数，还可直接填充至零件的划痕或微坑处，对摩擦表面进行一定程度的填补和自修复，对现有工业润滑技术将有很大提升。
该工艺简单、产量大、均匀及稳定性高，可工业化利用纳米技术促进自修复润滑添加剂的开发及生产应用。适量的石墨烯纳米锌新型润滑添加剂能通过摩擦吸附膜的形式显著提高润滑剂的承载抗磨性能，对现有工业润滑技术将有很大提升。
本发明的技术方案是：采用流化床制备石墨烯纳米锌工业润滑复合材料的方法，具体步骤如下：
步骤一、将微米锌粉体通入流化床内；
步骤二、在流化床内通入热气流，使流化床内的微米锌粉体呈沸腾状并强制不规则运动，使得微米锌粉体在相互碰撞、摩擦中粒径削减至纳米级，并呈流态化；
步骤三、将石墨烯母液均匀喷入，经雾化后均匀包覆纳米锌，经热气流对流蒸发溶剂，所制粒子落入底部流化床并同时干燥；
步骤四、采用分级轮通过气流自动分离，筛选符合粒径要求的颗粒并收集。
进一步的，步骤一中经过进料系统进入流化床内的微米锌粉体，其粒径为30～100μm；经步骤二制备所得纳米锌粉体，其粒径为2～50nm。
进一步的，步骤二中所采用的热气流源为氦气、氩气、氮气、二氧化碳气体中的一种；气体加热至100～150℃；热气流研磨压强为1.0～4.0mpa；热气流研磨剪切时间为2～4小时，
进一步的，步骤三中所采用的石墨烯母液，其石墨烯固含量为0.1～3％；溶剂为乙醇、乙二醇、丙二醇中的一种；石墨烯厚度为1～10μm，径向尺寸为5～30μm。
进一步的，步骤四中符合粒径要求的石墨烯纳米锌复合材料颗粒的粒径为5～30μm。
进一步的，步骤三中所采用的石墨烯母液，其石墨烯固含量为0.1～0.5％；石墨烯厚度为1～3μm，径向尺寸为10～15μm。
进一步的，步骤三中所采用的石墨烯母液，其石墨烯固含量为0.5％；石墨烯厚度为3μm，径向尺寸为15μm。
本发明的有益效果是：提供一种采用流化床制备石墨烯纳米锌工业润滑复合材料的方法，通过将石墨烯与纳米锌制成复合材料，不仅可协同两者优异的润滑性能，还可利用石墨烯的超高热传导作用(理论导热系数可达5300w/mk)，使得摩擦热迅速扩散，整个摩擦表面不会长久维持高温；此外，纳米锌在摩擦表面合金化后其硬度要大于锌金属的硬度，加上石墨烯出色的机械强度和柔韧性，摩擦面的抗磨减摩性能也会得到增强。
上述石墨烯纳米锌新型润滑材料不仅可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦系数，还可直接填充至零件的划痕或微坑处，对摩擦表面进行一定程度的填补和自修复，对现有工业润滑技术将有很大提升。
该工艺简单、产量大、均匀及稳定性高，可工业化利用纳米技术促进自修复润滑添加剂的开发及生产应用。适量的石墨烯纳米锌新型润滑添加剂能通过摩擦吸附膜的形式显著提高润滑剂的承载抗磨性能，对现有工业润滑技术将有很大提升。
本发明通过控制石墨烯母液的石墨烯固及石墨烯厚度和径向尺寸在特殊的比例时，能够实现所制备的石墨烯纳米锌复合材料作为工业润滑添加剂，可协同石墨烯和纳米锌优异的润滑机制，在短时间(40-60min)内达到修复工况状态(现有技术中，最短时间也需达到100min以上)，同时起到良好的抗磨减摩作用，较其他实例，能更好地改善和提高工业基础油的润滑性，发挥其自修复性能。
附图说明
图1为实施例3制备得到的石墨烯纳米锌复合材料扫描电镜照片。
图2为实施例3制备得到的石墨烯纳米锌复合材料透射电镜照片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本实施例不能用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例1
将10kg微米锌粉体(粒径为30μm)进料至流化床中，通入100℃氦气气流，在流化床内通过热气流高湍流作用下，研磨剪切2小时，研磨压强为1.0mpa。然后通入固含量为0.1％石墨烯乙醇分散母液，其中，石墨烯厚度为1μm，径向尺寸为10μm；母液经雾化后石墨烯均匀包覆纳米锌，干燥所得复合材料平均粒径为5μm。以0.1％浓度添加至基础油中，经擦磨损实验测试，载荷200n，转速1000r/min，修复时间60min。
实施例2
将10kg微米锌粉体(粒径为30μm)进料至流化床中，通入150℃氩气气流，在流化床内通过热气流高湍流作用下，研磨剪切4小时，研磨压强为4.0mpa。然后通入固含量为3％石墨烯乙醇分散母液，其中，石墨烯厚度为10μm，径向尺寸为30μm；母液经雾化后石墨烯均匀包覆纳米锌，干燥所得复合材料平均粒径为20μm。以0.1％浓度添加至基础油中，经擦磨损实验测试，载荷200n，转速1000r/min，修复时间130min。
实施例3
将10kg微米锌粉体(粒径为65μm)进料至流化床中，通入150℃氮气气流，在流化床内通过热气流高湍流作用下，研磨剪切3小时，研磨压强为4.0mpa。然后通入固含量为0.5％石墨烯乙醇分散母液，其中，石墨烯厚度为3μm，径向尺寸为15μm；母液经雾化后石墨烯均匀包覆纳米锌，干燥所得复合材料平均粒径为10μm，如图1、2所示。以0.1％浓度添加至基础油中，经擦磨损实验测试，载荷200n，转速1000r/min，修复时间40min。
实施例4
将10kg微米锌粉体(粒径为65μm)进料至流化床中，通入120℃二氧化碳气流，在流化床内通过热气流高湍流作用下，研磨剪切2小时，研磨压强为3.0mpa。然后通入固含量为2％石墨烯乙醇分散母液，其中，石墨烯厚度为8μm，径向尺寸为10μm；母液经雾化后石墨烯均匀包覆纳米锌，干燥所得复合材料平均粒径为15μm。以0.1％浓度添加至基础油中，经擦磨损实验测试，载荷200n，转速1000r/min，修复时间100min。
实施例5
将10kg微米锌粉体(粒径为100μm)进料至流化床中，通入120℃氮气气流，在流化床内通过热气流高湍流作用下，研磨剪切4小时，研磨压强为3.0mpa。然后通入固含量为1％石墨烯乙醇分散母液，其中，石墨烯厚度为10μm，径向尺寸为30μm；母液经雾化后石墨烯均匀包覆纳米锌，干燥所得复合材料平均粒径为20μm。以0.1％浓度添加至基础油中，经擦磨损实验测试，载荷200n，转速1000r/min，修复时间120min。
上述实施例工艺简单、产量大、均匀及稳定性高，可工业化利用纳米技术促进自修复润滑添加剂的开发及生产应用。适量的石墨烯纳米锌新型润滑添加剂能通过摩擦吸附膜的形式显著提高润滑剂的承载抗磨性能，对现有工业润滑技术将有很大提升。
经研究表明，通过控制石墨烯母液的石墨烯固及石墨烯厚度和径向尺寸在特殊的比例时，能够实现如实施例3中所制备的石墨烯纳米锌复合材料作为工业润滑添加剂，可协同石墨烯和纳米锌优异的润滑机制，在短时间内达到修复工况状态(现有技术中，最短时间也需达到100min以上)，同时起到良好的抗磨减摩作用，较其他实例，能更好地改善和提高工业基础油的润滑性，发挥其自修复性能。