本发明属于润滑剂领域，具体涉及一种超高浓度石墨烯润滑油补强剂的制备工艺.
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：润滑剂添加剂是决定润滑材料核心性能的关键性功能材料，被广泛应用于交通运输、工程机械、冶金和工业机床等领域。伴随经济迅猛发展，工业设备以及燃油技术在不断进步，对应的润滑系统和润滑材料也在同步升级换代，而工业污染排放和能耗的极速加大，使得润滑剂添加剂面临多方挑战：政府层面，不断推出新的节能环保减排法规，要求提高燃油经济性；工业领域，无论汽车工业还是机械工业，要求润滑剂性能全方位提升，以适应日趋苛刻的运行条件；终端上，用户期望性价比更高的产品：长寿命、低能耗、低设备维护成本。上述要求及需求对添加剂配方设计产生深远影响。促使润滑油添加剂逐渐向高性能化、多功能化和环境友好化方向发展：优异的抗磨减摩抗氧性能，较低的saps含量限值(硫酸盐灰分,磷和硫)，减少重金属离子(锌、钼等)含量，环境兼容，生物降解，可再生。而目前润滑剂极压抗磨剂主要是含硫、磷、氯或者锌、钼等重金属元素的化合物。目前，市面已经出现一些新型的环境友好的新产品如硼系化合物，纳米化合物等，成为润滑技术发展的趋势。纳米碳材料可用作润滑油的抗磨减摩材料，这几年在国内已成为研究热点，石墨烯、富勒烯、碳纳米管等被专家学者广泛、深入研究，石墨烯被证明添加到润滑油中可显著减低摩擦和磨损，有利于提升燃油经济性。2018年9月20日，工信部组织修订了《重点新材料首批次应用示范指导目录》，石墨烯润滑油入选目录,推动其在汽车和工程机械领域的应用。部分石墨烯润滑剂产品及其润滑油已走向市场，也涌现了一批相关制备方法。cn106811265a公开了一种石墨烯分散液加入基底油中形成乳化液，然后去除水分，形成石墨烯润滑油的方法，但该方法可制备低石墨烯浓度的润滑油，但是在大规模油品生产时操作难度大，耗时长，难以规模化生产。cn105296053b公开了石墨烯润滑油添加剂的制备方法，该方法要通过离心、干燥、高温高压后再混合过程，能耗大，成本高，操作繁琐。cn107338086a公开了一种石墨烯掺杂复合分散剂的润滑油添加剂制备方法，该方法改性的石墨烯片径较大，改性、干燥再超声溶解，耗费时间长。目前来说，仍然缺少一种将石墨烯加入油中形成长期稳定分散体系的简便快捷方法，均存在改性工艺复杂，高成本，规模化量产难等问题，本领域需要开发一种工艺简单，可规模化量产且可长时稳定的的高浓度石墨烯润滑剂添加剂的制备方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高浓度石墨烯润滑剂添加剂的制备工艺，制得高浓度长期稳定分散的石墨烯润滑剂添加剂。本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种弱团聚-解团聚法制备高浓度石墨烯润滑油添加剂的工艺方法，主要包括以下步骤：1)将石墨烯类物质溶于易溶介质中，通过搅拌、超声或均质等一种或多种方式形成均匀溶液；2)配制石墨烯絮凝剂溶液：石墨烯絮凝剂选择自碱金属溶液，有机铵盐，金属阳离子，聚丙烯酰胺共聚物，烷基胺、硬脂酸酰胺、n,n-二甲基乙醇胺、十二醇、十六醇等可与石墨烯表面基团形成静电吸附或氢键的物质溶液，溶剂选自水、石油醚、乙醇、正庚烷等溶剂中的一种或组合，絮凝剂浓度1％～30％。3)向上述石墨烯类物质溶液滴加所述絮凝剂溶液，采用过滤、离心、萃取、干燥剂吸水方法中的一种或多种使絮状物与亲水介质分离，将湿态石墨烯类物质絮凝物转移至有机溶剂中，使用超声、均质、搅拌中的一种或几种方式将絮凝体分散开，形成均相石墨烯类物质有机溶液；4)向石墨烯类物质有机溶液中加入基底油，加入分散剂，以100～5000rpm的速度搅拌均匀；5)使用旋转蒸发等减压蒸馏方式除去易挥发的有机溶剂，即可得到1％～10％高浓度稳定分散的石墨烯润滑油添加剂。优选的，其中所述石墨烯类物质为横向片径为100nm～10μm，层数为1～5层，氧含量0～50％，表面有环氧基、羟基，边缘有羧基官能团的石墨烯及其衍生物或其组合。优选的，其中，所述亲水介质包括但不限于水，乙醇，异丙醇或其组合。优选的，其中，分散剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、单烯基丁二酰亚胺、双丁二酰亚胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺、油酸、硬脂酸、十六烷基三甲基溴化铵等中的一种或几种的组合。优选的，其中，基底油为i类、ii类、iii类基础油、成品油或植物油中的一种或几种的组合，基底油的添加量为石墨烯类物质的10倍～100倍(重量比)。优选的，其中随絮凝剂溶液的滴加，絮凝剂分子与氧化石墨烯由静电吸附或氢键形成弱团聚，控制絮凝剂的滴加量，出现微絮凝状态即停止滴加，石墨烯类物质与絮凝剂的比例为1∶10～10∶1。优选的，所述石墨烯类物质在溶剂中浓度1％～10％(重量百分比)。优选的，可直接使用市售石墨烯水相稳定溶液。优选的，有机溶剂包括但不限于石油醚，异丙醇，乙醇、正庚烷等弱极性易挥发有机溶剂中的一种或组合。本发明还保护由上述工艺方法所制得的高浓度石墨烯润滑油添加剂。本发明的有益效果如下：本发明所述的弱团聚法主要是通过静电库仑力和氢键使化合物与石墨烯类物质(包括石墨烯和不同氧化程度的氧化石墨烯，氧含量0～50％)间产轻微吸附，从而便于将石墨烯类物质及吸附化合物形成的有机相与水相分离，加入油相后用超声震荡或剪切搅拌等方式容易实现石墨烯类物质吸附物的再分散，从而形成高浓度的石墨烯油相添加剂。本方法操作简便，所需试剂及设备少，生产速度快，产品浓度高，可规模化生产，少量高浓度的石墨烯添加剂可稀释于大量润滑油，本方法全部在湿法状态下进行，避免了粉体石墨烯类物质及其改性后干燥的粉体直接溶于润滑油难分散和不稳定的难题，实现了石墨烯类物质由易溶的水相介质向润滑油的湿法转移。具体实施方式以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述。本发明的关键点在于将石墨烯类物质从易形成均匀分散的石墨烯亲水相溶液中通过与絮凝剂静电吸附或氢键吸附作用形成过渡相微絮凝体，然后转移至有机介质中形成均匀石墨烯有机相，进而转移至油相，实现分散好的石墨烯从水相向油相湿态转移的方法，可制得高浓度的石墨烯添加剂。本发明主要的技术方案如下：将石墨烯类物质，可选的，石墨烯类物质为横向片径为100nm～10μm，层数为1～5层，氧含量0～50％，表面有环氧基、羟基，边缘有羧基官能团的石墨烯及其衍生物或其组合，溶于易溶介质中，如水相、乙醇、异丙醇等亲水性介质中的一种或多种的组合，通过搅拌、超声或均质等一种或多种方式形成均匀溶液，石墨烯类物质在溶剂中浓度1％～10％(重量百分比)。也可以使用可直接获得的如市售石墨烯水相稳定溶液。配制石墨烯絮凝剂溶液：可以是碱金属溶液(ph调节剂)，有机铵盐，金属阳离子，聚丙烯酰胺共聚物，烷基胺、硬脂酸酰胺、n,n-二甲基乙醇胺、十二醇、十六醇等可与石墨烯表面基团形成静电吸附或氢键的物质溶液，溶剂可以是水、石油醚、乙醇、正庚烷等溶剂中的一种或组合，絮凝剂浓度1％～30％。向上述石墨烯类物质亲水介质溶液滴加絮凝剂溶液。随絮凝剂溶液的滴加，絮凝剂分子与氧化石墨烯由静电吸附或氢键形成弱团聚，控制絮凝剂的滴加量，出现微絮凝状态即停止滴加，一般石墨烯类物质与絮凝剂的比例为1∶10～10∶1。采用过滤、离心、萃取、干燥剂吸水方法中的一种使絮状物与亲水介质分离，将湿态石墨烯类物质絮凝物转移至有机溶剂中，有机溶剂可采用石油醚，异丙醇，乙醇、正庚烷等弱极性易挥发有机溶剂中的一种或组合，使用超声、均质、搅拌中的一种或几种方式将絮凝体分散开，形成均相石墨烯类物质有机溶液。向石墨烯类物质有机溶液中加入基底油，可选的，基底油为i类、ii类、iii类基础油、成品油或植物油中的一种或几种的组合，基底油的添加量为石墨烯类物质的10倍～100倍(重量比)。加入分散剂，可选的，分散剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、单烯基丁二酰亚胺、双丁二酰亚胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺、油酸、硬脂酸、十六烷基三甲基溴化铵等中的一种或几种的组合。以100～5000rpm的速度搅拌均匀，避免形成乳化。使用旋转蒸发等减压蒸馏方式除去易挥发的有机溶剂，即可得到1％～10％高浓度稳定分散的石墨烯润滑油添加剂。以下通过具体实施方式详细说明：实施例1(1)取1％浓度的石墨烯水溶液50g，加入1％的十六烷基三甲基溴化铵的石油醚溶液5g，出现微絮凝；(2)使用粗网将水层过滤掉，立即将微絮凝体转入石油醚中进行超声，解絮凝；(3)将解絮凝后均匀的石墨烯石油醚溶液加入50g150sn基础油中，50℃旋转蒸馏2h，除去易挥发的石油醚，即获得1％浓度的石墨烯油浓缩液；(4)将石墨烯油浓缩液100倍稀释于hm46液压油中，经过普通搅拌，制得石墨烯液压油。实施例2(1)取5％浓度的氧化石墨烯水溶液50g，加入1％的硬脂酸酰胺的乙醇溶液25g，出现微絮凝；(2)放入透析袋包裹的cacl2，除去绝大部分水分，将剩下的微絮凝体转入乙醇中进行超声，解絮凝；(3)将解絮凝后均匀的石墨烯乙醇溶液加入50gsn5w-40全合成汽机油中，60℃旋转蒸馏2h，除去易挥发的乙醇，即获得5％浓度的石墨烯油浓缩液；(4)将石墨烯油浓缩液250倍稀释于sn5w-40全合成汽机油中，经过普通搅拌，制得石墨烯汽油机油。实施例1和2中的石墨烯润滑油摩擦测试数据如下：摩擦系数磨斑直径/mm改善率％实施例1液压油0.130.55/实施例2汽机油0.120.53/实施例1石墨烯液压油0.080.3831％实施例2石墨烯汽机油0.090.4024.5％可见，本发明中的石墨烯液压油和石墨烯汽机油相比于现有的产品，改善率达到了31％和24.5％，效能非常优异。此外，本方法制备的石墨烯高浓度添加剂可稳定存放1年以上，期间无任何团聚和沉淀。本方法制备的石墨烯高浓度添加剂通过普通搅拌溶于润滑油后制备的油品放置两年无任何团聚及沉淀，并可顺利通过5微米和10微米滤膜过滤。本发明将石墨烯类物质从易形成均匀分散的石墨烯亲水相溶液中通过与絮凝剂静电吸附或氢键吸附作用形成过渡相微絮凝体，然后转移至有机介质中形成均匀石墨烯有机相，进而转移至油相，实现分散好的石墨烯从水相向油相湿态转移，可制得高浓度的石墨烯添加剂。与现有技术相比，本方法跳过了石墨烯难溶于油而进行有机改性，洗涤干燥，再溶解油的繁琐，耗能耗时步骤，规避了石墨烯水相-油相乳化液难彻底分离，易引起油品变质的风险，实现了石墨烯在湿态下水相-有机相-油相的转移，制备时间短，而且制得的石墨烯添加剂浓度高，便于规模化操作，实现了工业上石墨烯浓缩添加剂简捷制备大量润滑油的工艺。上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，例如，作为优化，为了达到更好的抗磨减摩效果，可在石墨烯类物质水相环节或解絮凝后的有机相环节，进行石墨烯的特定改性，接枝有助于提升润滑油性能的官能团，实现石墨烯添加剂的高性能和多功能化。作为替代，技术方案中石墨烯类物质解絮凝后可以转入复合剂中进行有机溶剂的旋转蒸馏去除，得到添加石墨烯的润滑剂复合剂，用于油品生产。本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。当前第1页1 2 3