本发明实施例涉及润滑油制备技术领域，具体涉及一种石墨烯润滑油及其制备方法。
背景技术：
摩擦学的研究对于国民经济具有重要的意义，在全球面临日益加剧的资源、能源和环境问题的严峻形势下，控制摩擦减少磨损，改善润滑性能已成为节约能源和原材料、缩短维修时间的重要措施。在我国大力推进节能减排、建立可持续发展型社会的大环境下，探索和开发效果优良，环境友好的润滑油，将为高性能化和工业化大规模相关产业以及绿色制造等领域提供可靠的解决方案，有效促进经济和社会的发展。
目前，纳米材料科学的兴起为纳米润滑技术的发展带来了新的机遇。其中，石墨烯由于其优异的物理及化学性质，可以作为优异的润滑添加剂能明显的起到减摩抗磨的效果。然而石墨烯固有的π-π作用使其难以分散到润滑油体系中，并且经过化学反应制备得到的石墨烯存在残留的羧基、羟基官能团会影响润滑油的性质，使得石墨粉体的团聚程度较高，降低了润滑油的抗磨性能，从而限制了石墨烯的进一步加工和应用。因此，如何研发一种以石墨烯为润滑添加剂的新型润滑体系，以提高石墨烯的分散性，抗磨性能，是亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
为此，本发明实施例提供一种石墨烯润滑油及其制备方法，以解决现有技术中润滑剂中石墨烯分散性、耐磨性、稳定性差的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种石墨烯润滑油，所述石墨烯润滑油由离子液体、石墨烯以及基础油混合而成，其中，所述离子液体与所述基础油的质量比为0.0001％-1％；
所述石墨烯与所述基础油的质量比为0.001％-1％。
优选的，所述离子液体为1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-庚基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-庚基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-2，3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-2，3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-辛基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或几种。
优选的，所述基础油为矿物基础油、合成基础油或植物油基础油。
优选的，所述石墨烯为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯中的一种或几种。
本发明实施例还提供一种石墨烯润滑油的制备方法，其包括以下步骤：
按照权利要求1比例取离子液体、石墨烯以及基础油混合形成油状混合物，并将所述混合物超声处理10-180min的过程。
优选的，所述超声处理中，采用超声破碎仪的功率为100w-2000w，超声温度为20-80℃。
本发明实施例中，离子液体作为分散剂使用，其具有高热稳定性、低熔点等特点。若作为润滑剂的添加剂使用，可以表现出更好的减磨和抗磨损性能。此外，离子液体烷基链长增加会有利于石墨烯在有机溶剂中分散，离子液体通过π-π作用以及阳离子-π作用掺杂进石墨烯片层之间，不仅可以有效阻止石墨烯团聚，而且其较强的极性增加了整个润滑体系的分散性。
本发明实施例中，基础油具体可以为矿物质油、涡轮机油、液体石蜡或聚α烯烃。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例中的润滑油中添加石墨烯、离子液体后，由于石墨烯会均匀并且牢牢地附着在金属表面，形成具有优异润滑和保护性能的膜，而且石墨烯自身对离子液体也有很强的吸附作用，可显著提高润滑油的减摩和抗磨性能，提高润滑油的承载能力；本发明实施例中，离子液体特殊分子结构可以掺杂到石墨烯片层中，有利于进一步提高石墨烯的分散能力，显著增强了石墨烯在润滑油中分散稳定性，解决了目前石墨烯在基础油中分散难、稳定性差的难题；本发明实施例的润滑油建立石墨烯绿色润滑模式，为探索和开发润滑效果更为优良的环境友好型润滑剂提供可靠的润滑解决方案，有效促进经济和社会发展。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
取0.0025g1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与0.01g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，600w下超声60min，得到石墨烯润滑油。超声的作用下能够降低石墨烯粉体团聚的程度，并极大提高抗磨性能。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1500转/秒，载荷为40n下，润滑油的摩擦系数为0.1191，比基础油的摩擦系数降低19.42％，zeta电位为23.54，且放置25天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例2
取0.1g1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与0.075g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，800w下超声40min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1500转/秒，载荷为80n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.1249，比基础油的摩擦系数降低15.49％，zeta电位为29.54，且放置26天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例3
取0.0001g1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与0.01g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，700w下超声90min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为500转/秒，载荷为80n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.0998，比基础油的摩擦系数降低31.45％，zeta电位为21.89，且放置21天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例4
取0.001g1-辛基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐与1g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，400w下超声120min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为3000转/秒，载荷为40n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.078，比基础油的摩擦系数降低29.42％，zeta电位为13.54，且放置14天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例5
取0.1g1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与0.05g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，100w下超声180min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为2000转/秒，载荷为100n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.0887，比基础油的摩擦系数降低24.42％，zeta电位为20.12，且放置20天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例6
取0.1g1-己基-2，3-甲基咪唑四氟硼酸盐与0.05g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，1000w下超声10min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1000转/秒，载荷为200n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.0691，比基础油的摩擦系数降低19.42％，zeta电位为19.99，且放置18天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例7
取0.1g1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与0.05g石墨烯加入至100g矿物质油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，1000w下超声10min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1000转/秒，载荷为200n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.0551，比基础油的摩擦系数降低16.42％，zeta电位为12.99，且放置18天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例8
取1g1-庚基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与0.05g石墨烯加入至100g液体石蜡中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，1000w下超声10min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为500转/秒，载荷为200n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.0821，比基础油的摩擦系数降低14.42％，zeta电位为17.92，且放置15天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
实施例9
取1g1-庚基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与1g石墨烯加入至100g聚α烯烃中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，1000w下超声10min，得到石墨烯润滑油。
采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1000转/秒，载荷为100n下，润滑油的摩擦系数为0.1361，比基础油的摩擦系数降低18.11％，zeta电位为14.12，且放置11天后仍然不产生沉降，说明具有良好的分散稳定性。
对比例1
取0.0025g1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与0.01g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后，得到石墨烯润滑油。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1500转/秒，载荷为40n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.1214，比基础油的摩擦系数降低18.15，zeta电位为20.11，且放置20天后仍然不产生沉降。
对比例2
取0.1g1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与0.075g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后，得到石墨烯润滑油。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1500转/秒，载荷为80n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.1389，比基础油的摩擦系数降低13.20％，zeta电位为20.68，且放置19天后仍然不产生沉降。
对比例3
取0.01g石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后得到石墨烯润滑油。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对石墨烯润滑油进行测试。结果表明，在转速为1500转/秒，载荷为40n下，石墨烯润滑油的摩擦系数为0.1578，比基础油的摩擦系数降低12.04％，zeta电位为10.25，且放置5天后产生沉降，说明分散稳定性不好。
试验实施例
将实施例1-实施例3的方法制备的石墨烯润滑油，与对比例1-3的方法制备的石墨烯润滑油进行比较，如表1所示。
表1
由表1可知，本发明实施例1-3与对比例1-3比较可知，本发明实施例制备的石墨烯润滑油分散性好，稳定性好。由实施例1与对比例1相比可知，本发明实施例的制备的石墨烯润滑油摩擦系数值更小。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。