一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，属于润滑油领域。
【背景技术】
[0002] 润滑油主要用于减少运动部件表面间的摩擦，具有润滑作用，同时对机器设备还 具有防锈、防腐、绝缘、功率传送、冷却、密封、清洗杂质和缓冲等功能，是一类在机械工业、 汽车工业、精密仪器、电力工业、冶金工业、模具制造与应用工业、钢铁工业、机床工业等工 业领域不可或缺的化工产品，在上述工业领域具有重要的作用。随着工业的飞速发展，装备 技术的不断提升，我国对各种润滑油产品的需求量持续增长，且已成为全球第二大润滑油 市场。在润滑油需求量不断上升的同时，也要求润滑油产品质量不断提高。因此，具有多功 能的新型润滑剂已成为研宄热点。
[0003] 具有抗磨和自修复功能的抗磨纳米润滑油添加剂是近年来国内外研宄热点之一。 纳米金属粉体如纳米锌粉备受关注。一方面，纳米锌粉具有优异的极压、抗磨和环境友好性 等特性，可在器件摩擦表面形成润滑膜；另一方面，纳米锌粉颗粒在摩擦界面之间可以自由 滚动，具有微轴承的作用。因此，纳米锌粉作为新型润滑油添加剂添加到润滑油中，可以大 大提高了相互摩擦表面的润滑性能，大幅度降低摩擦系数，显著提高润滑作用，进而提高机 械设备的有效动力，延长机械设备的使用寿命，降低机械设备的运转能耗。但纳米锌粉在润 滑油中的分散稳定性和热稳定性是目前的一个难题。
[0004] 离子液体具有：蒸汽压极低或"零"蒸汽压、挥发性小或几乎无挥发性；熔点低（可 在-KKTC以下）；液程宽（可在200°C以上）；热稳定性优异；电化学窗口宽；导电性和导热 性好；静电场强；结构可设计性强，可根据实际需要设计合成某一结构的离子液体；选择性 溶解能力强，既有可溶解有机物的离子液体，也有可溶解无机物的离子液体，还有可同时溶 解有机物和无机物的离子液体等特点。由于离子液体具有上述独特性能而备受关注，它已 被广泛应用于化学研宄的各个领域中。目前，离子液体在聚合反应、选择性烷基化和胺化反 应、酰基化反应、酯化反应、化学键的重排反应、室温和常压下的催化加氢反应、烯烃的环氧 化反应、电化学合成、支链脂肪酸的制备等方面得到应用，并显示出反应速率快、转化率高、 反应的选择性高、催化体系可循环重复使用等优点。同时，离子液体在溶剂萃取、物质的分 离和纯化、废旧高分子化合物的回收、燃料电池、太阳能电池、锂离子电池、电容器、变压器、 工业废气中二氧化碳的提取、地质样品的溶解、核燃料和核废料的分离与处理、用作添加剂 等方面也得到了广泛的研宄，具有广泛的应用前景。另外，离子液体凭借其熔点低、难燃、抗 氧化性好和热稳定性尚等特点，将成为理想、绿色、尚性能新型润滑剂添加剂。
[0005] 石墨稀是近年来备受关注的纳米材料之一。2004年英国曼彻斯特大学的Andre Geim和KonstantinNovoselov教授，成功地从石墨中分离出石墨稀，证实它可以单独存在 以来，仅仅时隔6年，两人就因"二维石墨烯材料的开创性实验"研宄成果，共同获得2010年 诺贝尔物理学奖，这足以证明石墨烯在材料科学领域具有举足轻重的地位。
[0006] 石墨烯是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层（3~10层）石墨烯 的统称。石墨烯能牢牢地附着在金属表面，石墨烯具有几乎是完全透明、无毒、化学性能优 异、润滑性能优异、机械强度大、导热性优异、导电性能极强、比表面积高达2630m2/g和储氢 性能优异等特点，使石墨烯在润滑、微电子、超级计算机、超级电容器、锂离子电池、燃料电 池、光伏产业、透明电极、印刷电路、传感器、工业催化、储能、储氢和新型石墨烯基复合材料 等领域都有着广泛的应用。
[0007] 本发明首先以纳米锌粉为原料，通过化学方法和物理方法对纳米锌粉进行改性， 制备易于分散的改性纳米锌粉；其次，以离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯作为新型润滑油 添加剂，用基础油、离子液体、改性纳米锌粉、石墨烯和一般润滑油添加剂（一般添加剂为 清净剂、分散剂、防腐剂、极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂和 抗泡剂）复配得到含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物。本发明将为机械 工业、汽车工业、精密仪器、电力工业、冶金工业、模具制造与应用工业、钢铁工业、机床工业 等工业领域提供一种性能优异的润滑油产品，具有重要的实际意义。目前，国内、外关于同 时使用基础油、离子液体、改性纳米锌粉、石墨烯和一般润滑油添加剂复配得到润滑油产品 的研宄和技术鲜见报道。
【发明内容】
[0008] 本发明所述的一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，提供一种以纳米锌粉为原料，通过化学方法和物理方法对纳米锌粉进行改性，制备易于 分散的改性纳米锌粉；再以离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯作为新型润滑油添加剂，用基 础油、离子液体、改性纳米锌粉、石墨烯和一般润滑油添加剂（一般添加剂为清净剂、分散 剂、防腐剂、极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂和抗泡剂）复配 得到含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的方法，该方法生产工艺简单易 行，设备投资小，能耗低，无环境污染，有利于推广应用。
[0009] 本发明所述的一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，所制得的含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物可广泛应用于机械工业、 汽车工业、精密仪器、电力工业、冶金工业、模具制造与应用工业、钢铁工业、机床工业等工 业领域，具有广阔的应用前景。
[0010] 本发明所述的一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，采用如下技术方案：
[0011] 1、改性纳米锌粉的制备：按照纳米锌粉、硫醇、阳离子表面活性剂、缓蚀剂、络合 剂与去离子水的质量百分比为（0.001%~85%) : (0.00001%~85%) : (0.001%~ 35%) : (0.001%~25%) : (0.001%~15%) : (0.001%~98%)的比例，依次将硫 醇、阳离子表面活性剂、缓蚀剂和络合剂加入去离子水中，在频率为20kHz~1MHz、功率为 30W~15kW的超声波分散作用下，搅拌0.lh~1.Oh后，再加入纳米锌粉，进一步在频率为 20kHz~1MHz、功率为30W~15kW的超声波分散作用下，搅拌反应0.lh~20. 0h，然后依次 经过离心分离、去离子水洗涤、离心分离、真空干燥、研磨和过筛工艺过程得到改性纳米锌 粉，制得的改性纳米锌粉备用；
[0012]2、润滑油组合物的制备：按照离子液体、改性纳米锌粉、石墨烯、清净剂、分 散剂、防腐剂、极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡剂 与基础油的质量百分比为（0.00001 %~85%) : (0.001 %~65%) : (0.001 %~ 65%) : (0.001 %~35%) : (0.001 %~25%) : (0.001 %~15%) : (0.001 %~ 15%) : (0.001 %~15%) : (0.001 %~15%) : (0.001 %~35%) : (0.001 %~ 15%) : (0.001%~15%) : (0.001%~15%) : (0.001%~98%)的比例，将离子液 体、改性纳米锌粉、石墨稀、清净剂、分散剂、防腐剂、极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度指数 改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡剂和基础油混合并搅拌均匀，即可制备得到含离子液体、改性 纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物。
[0013] 本发明所述的一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，其显著的特点之一是：使用两种及两种以上碳链长短不同、分子截面积不同的硫醇改性 纳米锌粉时，可以使在纳米锌粉表面生成的一层硫醇锌更加致密，有利于提高纳米锌粉的 分散能力。
[0014] 本发明所述的一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，其显著的特点之二是：改性纳米锌粉时，同时使用硫醇和缓蚀剂，可以在纳米锌粉表面 生成一层硫醇锌的同时，还可在纳米锌粉表面吸附苯并三氮唑或苯并三氮唑衍生物，有利 于进一步提高纳米锌粉的分散能力，显著增强了纳米锌粉在润滑油中分散稳定性、热稳定 性和耐氧化性能，解决了目前纳米锌粉分散难、热稳定性差和耐氧化性能差的难题。
[0015] 本发明所述的一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，其显著的特点之三是：润滑油中添加改性纳米锌粉后，可以大大提高了相互摩擦表面的 润滑性能，大幅度降低摩擦系数，显著提高润滑作用，进而提高机械设备的有效动力，延长 机械设备的使用寿命，降低机械设备的运转能耗。
[0016] 本发明所述的一种含离子液体、改性纳米锌粉和石墨烯的润滑油组合物的制备方 法，其显著的