本发明涉及润滑脂领域，具体涉及一种耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂。
背景技术：
润滑脂主要具有减磨、防护、减震和密封四大功能，为了提高润滑脂的减磨效果，通常在润滑脂中加入各种含硫、磷、铅等元素的有机化合物，因存在毒性和环境污染问题，越来越受限制。
石墨烯因其优良的润滑性能，将石墨烯作为添加剂制备润滑油得到越来越多的关注，但石墨烯表面惰性强，导致其分散稳定性较差，此外，石墨烯片与片之间存在较强的范德华力，使得石墨烯一方面容易产生团聚，另一方面在摩擦界面挤压作用下易形成致密的膜，无法保持界面保护膜的多孔结构。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂，解决石墨烯在润滑脂中的分散性差的问题，耐高温、减摩抗磨性能强。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂，包括以下质量份数如下的组分：70-80份锂基脂、3-5份聚脲稠化剂、2份边缘氧化石墨烯纳米微片、0.3-0.5份金属清洁剂、2-3份防锈剂、0.2-0.5份离子液体。
优选地，所述边缘氧化石墨烯纳米微片的制备步骤包括：k1.将浓硫酸加入石墨中，并用冰盐预冷至0℃以下；k2.加入高锰酸钾混合液，35℃下反应，并冷却，加入去离子水稀释并搅拌；k3.加入30份双氧水搅拌反应，水洗后酸洗；k4.真空干燥，即得边缘氧化石墨烯纳米微片。
优选地，所述防锈剂为二聚酸和磷酸酯，。
优选地，所述的金属清洁剂为碱值在300-500mgkoh/g之间的烷基苯磺酸钙。
优选地，所述疏水性离子液体包括季膦盐型离子液体、季铵盐型离子液体、[cxmim]br、[cxmim]dehp中的一种或几种，其中，x>8。
本方案聚脲稠化剂由异氰酸酯与有机胺反应生成，无需催化就能在很短时间内完全反应，具体步骤为将有机胺溶于适宜溶剂在反应釜中升至一定温度时，将异氰酸酯（mdi）在均匀搅拌的条件下滴加到反应釜中反应一定时间后，加入大量蒸馏水（异氰酸酯和水反应生成不稳定的氨基甲酸）除去过量的异氰酸酯，经过滤，干燥处理后制得固体的聚脲稠化剂，制备的聚脲稠化剂分子中的强氢键和脲基基团保证了整个胶体体系的稳定性，使得润滑脂保持稳定的半固体状阿泰，且氮原子的孤电子对大大增强了分子的极性和聚脲稠化剂对金属的亲和力，同时，又由于氮原子的存在使得聚脲聚脲稠化剂具备了一定的防锈能力和抗磨性能，且由于不含有金属离子，避免了锂基脂发生氧化催化作用，使得润滑脂综合性能强。
边缘氧化石墨烯纳米微片添加剂赋予润滑脂良好的导热性功能，离子液体作为添加剂赋予润滑脂良好的导电性同时疏水性离子液体具有的烷基链长增加会有利于边缘氧化石墨烯纳米微片有机溶剂中分散，二聚酸和磷酸酯作为添加剂除了具有防锈功能外，二聚酸和磷酸酯烷基基团越小，使得添加了聚脲稠化剂的润滑脂的极压性越好，耐磨性强。
常用的固体润滑剂是二硫化钼和石墨，但这两种材料都存在一些应用的局限性，如钼元素属于稀散金属，成本高，且有高温氧化失效的特点，石墨的使用环境则必须存在一定的水分,层状α-磷酸锆具有和二硫化钼类似的层状结构，层与层之间是以abab的方式堆积在一起，层内的水分子与一个层面上质子化的p-oh基团形成氢键，层间较弱的范德华力使其容易滑动，且α-磷酸锆润滑过的磨损表面形成含有fe2o3、zr02、zr(po4)2的润滑膜，能够在摩擦副磨损表面的犁沟处沿金属表面铺展成固体保护膜，从而改善了润滑油品的摩擦学性能，保证了机械设备高效、高可靠性、耐热、长寿命的运行。
本方案中，边缘化氧化石墨烯纳米片的反应历程为：将石墨加入冷却至0℃的浓硫酸中，低温下硫酸的氧化性不高，难以对石墨进行插层反应，当加入高锰酸钾后，体系的氧化能力得到一定程度的提高，石墨层的边缘首先被氧化，部分碳原子失去电子变成正离子，硫酸氢根离子和具有极性的硫酸分子通过静电力吸附在石墨片层的边缘，这些通过静电力吸附于石墨片层边缘的硫酸根离子和硫酸分子与石墨碳正离子形成硫酸-石墨边缘复合物，通过控制浓硫酸和高锰酸钾的使用量，体系的氧化能力被控制在一定范围内，因而导致几乎无或极少硫酸分子能够进入石墨的层间，从而对石墨内部进行氧化和插入；高锰酸钾加毕，体系升温至35℃搅拌2.5h，此阶段目的即利用高锰酸钾的强氧化作用使不充分氧化的硫酸-石墨边缘复合物进一步发生深度氧化反应，在氧化石墨烯边缘有c=o双键或c-o-c环氧键形成；由于这些含氧基团与反应液间的静电吸附作用，反应体系形成墨绿色粘稠状混合液，体系的颜色变化，证明了氧化反应的发生；体系粘稠状，说明仍有部分硫酸未参与反应；加入双氧水有气泡产生，表明高锰酸钾未完全反应，随着反应进行，高锰酸钾浓度明显降低，体系氧化能力大为减弱，与石墨的反应被迫停止或反应极为缓慢；在混合液中加水稀释后剧烈搅拌，进入高温反应阶段，混合液中残余的浓硫酸与水作用使混合液的温度迅速升高，未充分氧化的硫酸-石墨边缘复合物快速发生水解，水中oh-与硫酸氢根离子发生离子交换作用，从而置换出部分硫酸氢根离子并与石墨边缘的碳原子相结合，与此同时一些水分子进入石墨层间成为层间水，石墨层间距增大，发生体积膨胀现象；体积膨胀不充分氧化的硫酸-石墨边缘复合物经过超声处理后，可使石墨断裂形成边缘化氧化石墨烯纳米片。
本方案通过控制氧化剂用量和氧化时间得到了部分边缘氧化石墨烯，所制得石墨烯的氧化程度较低，几乎完整保持单层碳原子结构，同时边缘含氧基团功能化后很容易进行其它衍生化，边缘氧化石墨烯即边缘有较多褶皱，而层状结构内部很光滑，恰好与单层石墨烯共轭程度高、光滑平坦的层状结构吻合，边缘皱纹因其层状结构边缘被氧化之后所形成的，而层状结构内部因氧化程度不高，几乎无碳正离子生成，难以引入羟基、羧基或环氧等含氧官能团，致使碳原子仍然以sp2杂化方式保持平铺状态，从而呈现较为光滑的表面，边缘皱纹能有效的吸附在摩擦副表面，光滑的表面降低了摩擦副表面的摩擦系数，提高了材料表面的耐磨性能，起到了极压抗磨作用，其边缘氧化的结构导致其分散性好。
本发明的有益效果如下：
1.制备的聚脲稠化剂分子中的强氢键和脲基基团保证了整个胶体体系的稳定性，利于边缘氧化石墨烯纳米微片的分散稳定性，氮原子的孤电子对大大增强了分子的极性和聚脲稠化剂对金属的亲和力，同时，又由于氮原子的存在使得聚脲聚脲稠化剂具备了一定的防锈能力和抗磨性能，且由于不含有金属离子，避免了锂基脂发生氧化催化作用，稠化能力强，滴点高，使得所制备的润滑脂耐高温性能强，稳定性高，极压抗磨性强；
2.α-磷酸锆润滑过的磨损表面形成含有fe2o3、zr02、zr(po4)2的润滑膜，能够在摩擦副磨损表面的犁沟处沿金属表面铺展成固体保护膜，从而改善了润滑油品的摩擦学性能，同时较高温度下mos2容易被氧化为mos3，造成润滑性能的波动，但α-磷酸锆性质稳定，摩擦系数不会因温度而改变，所制备的润滑脂耐热性高；
3.边缘氧化石墨烯即边缘有较多褶皱，而层状结构内部很光滑，α-磷酸锆层状结构进入边缘氧化石墨烯之间形成的空隙，使润滑脂保持为均匀的半固体状态，边缘皱纹能有效的吸附在摩擦副表面，光滑的表面降低了摩擦副表面的摩擦系数，提高了材料表面的耐磨性能，起到了极压抗磨作用，其边缘氧化的结构导致其分散性好。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
制备边缘氧化石墨烯纳米微片：将25ml浓硫酸加入装有1g石墨的250ml烧瓶中(石墨不必预氧化)，冰盐浴冷却至0℃以下，搅拌均匀，缓慢加入3g高锰酸钾，混合液于35℃搅拌2.5h，直至溶液浆糊状止，将反应体系再次冷却至0℃以下，加入180ml去离子水稀释，同时剧烈搅拌，混合液中加入30%双氧水，直至无气泡产生止，继续搅拌10min，抽滤，大量去离子水洗涤滤饼，并用稀盐酸洗涤，直至bacl2检测不出滤液中沉淀止，最后去离子水洗涤以除去多余的盐酸，将最终所得悬浮液超声30min后，14000r/min离心3min，得黑色粉末于60℃下真空干燥24h，即得边缘氧化石墨烯纳米微片。
耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂：称取70g锂基脂、2g边缘氧化石墨烯纳米微片、0.3g300-500mgkoh/g之间的烷基苯磺酸钙、2g二聚酸和磷酸酯、0.2g[c10mim]br加入到高剪切力设备中，并利用超声辅助分散均匀，在上述产物中加入10gα-磷酸锆、3g聚脲稠化剂，搅拌蒸馏，冷却回收，将其在三辊机上研磨三次即可得到耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂。
实施例2
制备边缘氧化石墨烯纳米微片：将25ml浓硫酸加入装有1g石墨的250ml烧瓶中(石墨不必预氧化)，冰盐浴冷却至0℃以下，搅拌均匀，缓慢加入3g高锰酸钾，混合液于35℃搅拌2.5h，直至溶液浆糊状止，将反应体系再次冷却至0℃以下，加入180ml去离子水稀释，同时剧烈搅拌，混合液中加入30%双氧水，直至无气泡产生止，继续搅拌10min，抽滤，大量去离子水洗涤滤饼，并用稀盐酸洗涤，直至bacl2检测不出滤液中沉淀止，最后去离子水洗涤以除去多余的盐酸，将最终所得悬浮液超声30min后，14000r/min离心3min，得黑色粉末于60℃下真空干燥24h，即得边缘氧化石墨烯纳米微片。
耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂：称取80g锂基脂、2g边缘氧化石墨烯纳米微片、0.5g碱值在300-500mgkoh/g之间的烷基苯磺酸钙、2g二聚酸和磷酸酯、0.2g季铵盐型离子液体加入到高剪切力设备中，并利用超声辅助分散均匀，在上述产物中加入20gα-磷酸锆、5g聚脲稠化剂，搅拌蒸馏，冷却回收，将其在三辊机上研磨三次即可得到耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂。
实施例3
制备边缘氧化石墨烯纳米微片：将25ml浓硫酸加入装有1g石墨的250ml烧瓶中(石墨不必预氧化)，冰盐浴冷却至0℃以下，搅拌均匀，缓慢加入3g高锰酸钾，混合液于35℃搅拌2.5h，直至溶液浆糊状止，将反应体系再次冷却至0℃以下，加入180ml去离子水稀释，同时剧烈搅拌，混合液中加入30%双氧水，直至无气泡产生止，继续搅拌10min，抽滤，大量去离子水洗涤滤饼，并用稀盐酸洗涤，直至bacl2检测不出滤液中沉淀止，最后去离子水洗涤以除去多余的盐酸，将最终所得悬浮液超声30min后，14000r/min离心3min，得黑色粉末于60℃下真空干燥24h，即得边缘氧化石墨烯纳米微片。
耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂：称取75g锂基脂、2g边缘氧化石墨烯纳米微片、0.4g碱值在300-500mgkoh/g之间的烷基苯磺酸钙、2.5g二聚酸和磷酸酯、0.4g季膦盐型离子液体加入到高剪切力设备中，并利用超声辅助分散均匀，在上述产物中加入15gα-磷酸锆、4g聚脲稠化剂，搅拌蒸馏，冷却回收，将其在三辊机上研磨三次即可得到耐高温高分散性的边缘氧化石墨烯纳米微片润滑脂。
以上未涉及之处，均适用于现有技术。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。