本发明属于化工领域，涉及一种水基润滑剂用具有高表面活性的石墨烯量子点的制备方法。
背景技术：
石墨烯量子点是尺寸小于100nm的零维半导体材料。目前，石墨烯量子点的制备方法主要有自上而下合成法和自下而上合成法。自上而下合成法是将微米级的氧化石墨烯片通过氧化切割成纳米级的石墨烯量子点。方法所制备得石墨烯量子点不稳定，而且产率低。自下而上合成法是将含碳小分子化合物通过热裂解得到石墨烯量子点(Z.T.Fan,S.H.Li,F.L.Yuan,L.Z.Fan,Fluorescent graphene quantum dots for biosensing and bioimaging,RSC Adv.5.25(2015)19773-19789)。所得到的石墨烯量子点含有羧基、羟基等丰富的边缘基团。方法简单易行，产量高，可用于大规模生产。为了提高石墨烯量子点的疏水性，人们可采用物理改性和化学改性对石墨烯量子点进行改性。前者主要是加入聚合电解质，通过静电力的作用吸附在粒子表面。方法简单，但得到的功能化石墨烯量子点结构不稳定，通常表现出体系组分各自的性质。后者是通过化学反应在石墨烯片的边缘上引入某种基团或特殊结构，从而得到具有稳定结构和较高表面活性的功能化石墨烯量子点。
相对于油基润滑剂，水基润滑剂具有优异的冷却性、难燃安全、易清洗、低污染等优点，广泛应用于金属切削、钻井液、润滑冷却液中(H.D.Wang,Y.H.Liu Z.C.,B.B.Wu,S.L.Xu,J.B.Luo.Layered Double Hydroxide Nanoplatelets with Excellent Tribological Properties under High Contact Pressure as Water-Based Lubricant Additives,Scientific reports,2016,6)。然而，现有水基润滑剂存在润滑性差、承载能力低、水粘度低等缺点，近期需要提高水基润滑剂的润滑性(S.S.Liang,Z.G.Shen,M.Yi,L.Liu,X.J.Zhang,S.L.Ma,In-situ exfoliated graphene for high-performance water-based lubricants.Carbon,2016,96 1181-1190)。因此，开发水基润滑剂用具有高表面活性的石墨烯量子点具有现实意义。
技术实现要素：
发明目的：提供一种水基润滑剂用具有高表面活性的石墨烯量子点的制备方法。利用在石墨烯量子点片上引入直链伯按提高石墨烯量子点的疏水性，导致石墨烯量子点具有高的表面活性。利用功能化石墨烯量子点的双亲特性提高水基润滑剂的润滑性，从而解决了目前水基润滑剂润滑性低的问题。
技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种水基润滑剂用具有高表面活性的石墨烯量子点的制备方法，该制备方法包括如下步骤:
1.一种水基润滑剂用具有高表面活性的石墨烯量子点的制备方法，其特征步骤为：1)将丁烯二酸溶于水，加入一定摩尔比的直链伯胺，形成混合碳源溶液；2)将由步骤1)所制备的混合碳源溶液转移至高压反应釜，加热反应，冷冻干燥，得到功能化石墨烯量子点；3)将由步骤2)所制备的功能化石墨烯量子点、油性剂与水按一定质量比混合，搅拌，形成水基润滑剂，然后测试润滑性。
2.步骤1)中所述的丁烯二酸为顺丁烯二酸和反丁烯二酸中的一种。
3.步骤1)中所述的直链伯胺为碳原子数在4-30的直链伯胺中的一种或它们的任意混合物。
4.步骤1)中所述的丁烯二酸和直链伯胺的摩尔比在1:0.005-1:0.5。。
5.步骤2)中所述的加热反应的温度和时间分别在120-250℃和1-5h。
6.步骤3)中所述的油性剂为大豆油、橄榄油、菜籽油等植物油或矿物油中的一种或它们的任意混合物。
7.步骤3)中所述的石墨烯量子点、油性剂与水的质量比在1:6:19-1:100:1300。
本发明与现有的技术相比具有如下优点：
(1)石墨烯片的形成与直链伯胺的引入在一步水热反应中完成，方法具有简单、绿色环保和高效的显著特点。
(2)石墨烯片的边缘引入疏水性碳链提高了石墨烯量子点的疏水性，得到具有高表面活性的功能化石墨烯量子点。
(3)相对于现有水基润滑剂产品，添加功能性量子点的水基润滑剂具有更高的乳液稳定性和润滑性。
具体实施方式
下面用实例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
下列实施实例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或者按照制造厂商将建议的条件。本发明中所述的“室温”、“常压”是指日常操作间的温度和气压，一般为25℃，一个标准大气压。
下列实施例中，所用的MQ-800型四球摩擦实验机。试验条件为转速1450r/min，温度为70℃，载荷为392N。所用的钢球为武汉钢球厂生产的直径Φ＝12.7mm的Ⅱ级的GCr15钢球，硬度为(59-61)HRC。
实施实例1
称取20g顺丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在顺丁烯二酸溶液中加入1g十二胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为200℃下反应3h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取4.5g石墨烯量子点，60g橄榄油，237g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.5mm，摩擦系数为0.052
实施实例2
称取20g反丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在反丁烯二酸溶液中加入20g十七胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为250℃下反应5h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取15g石墨烯量子点，90g大豆油，195g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.6mm，摩擦系数为0.065
实施实例3
称取20g顺丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在顺丁烯二酸溶液中加入0.3g十二胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为150℃下反应1h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取1.5g石墨烯量子点，15g橄榄油，384.5g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.062，摩擦系数为0.066
实施实例4
称取20g顺丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在顺丁烯二酸溶液中加入5g十五胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为220℃下反应4h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取5g石墨烯量子点，35g葵花籽油，260g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.56mm，摩擦系数为0.056
实施实例5
称取20g反丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在反丁烯二酸溶液中加入10g十六胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为180℃下反应2.5h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取6g石墨烯量子点，65g大豆油，229g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.053，摩擦系数为0.055
实施实例6
称取20g顺丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在顺丁烯二酸溶液中加入8g十二胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为200℃下反应4h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取5g石墨烯量子点，50g橄榄油，245g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.057mm，摩擦系数为0.058
实施实例7
称取20g反丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在反丁烯二酸溶液中加入3g十三胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为240℃下反应1.5h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取10g石墨烯量子点，70g芝麻油，220g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.056mm，摩擦系数为0.058
实施实例8
称取20g反丁烯二酸，加入200mL二次蒸馏水搅拌至溶解，在反丁烯二酸溶液中加入15g十六胺，将烧杯中的混合物转移至500mL的高压反应釜中，在温度为210℃下反应3.5h。将所制得的石墨烯量子点溶液透析，冷冻干燥，得到石墨烯量子点。取7g石墨烯量子点，35g芝麻油，258g水，混合均匀，配制水基润滑剂。在温度为70℃，载荷为392N下摩擦30min测试磨班直径为0.06mm，摩擦系数为0.062。