本发明涉及润滑油技术领域，
尤其是，本发明涉及一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂及其制备方法。
背景技术：
润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中所组成的一种稳定的固体或半固体产品，用于机械的摩擦部分，起润滑和密封作用；也用于金属表面，起填充空隙和防锈作用。但是普通润滑脂不能长时间在高温、高压的复杂环境下工作。
片层结构的石墨烯具有良好的化学惰性，耐高温且抗磨性强，能在金属表面与活性介质之间形成物理阻隔层，对基底材料起到良好的防护作用。石墨烯作为润滑脂添加剂不会破坏润滑脂的结构并且能够提高润滑脂的减摩抗磨性能，同时具有良好的导热、散热性。由石墨烯对金属防护作用机理可知，为了起到良好的防护效果，片层石墨烯需要均匀分散在基础油介质中，然而，片层结构的石墨烯由于片层间的范德华力作用很容易发生片层堆叠，进而沉淀，难以在润滑脂中分散均匀。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂及其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂，含有以下重量百分比成分：稠化剂5~40%，改性石墨烯1~20%，其它添加剂0.5~8%，余量为基础油；
所述改性石墨烯为氮化碳纳米管改性的石墨烯；
所述其它添加剂为抗氧剂、抗腐剂、粘性改进剂、防锈剂中的至少一种。
优选地，所述改性石墨烯按以下方法制备：
将氧化石墨烯溶解在甲苯中，超声分散形成氧化石墨烯分散液；
将叠氮化钠和三聚氰酰氯溶解在甲苯中，形成反应液；
将所述反应液加入到所述氧化石墨烯分散液中，进行二次超声分散形成混合液；
将所述混合液加入到反应釜中进行溶剂热反应，制备氮化碳改性的石墨烯复合材料；
离心、洗涤，即得所述改性石墨烯。
优选地，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.10~0.16mg/ml。
优选地，所述反应液中叠氮化钠的浓度为40~50mg/ml，三聚氰酰氯的浓度为40~45mg/ml。
优选地，所述溶剂热反应的反应条件为：反应温度200~230℃，反应时间12~18h。
优选地，所述稠化剂为锂基稠化剂、石蜡、微晶蜡中的至少一种。
优选地，所述基础油为矿物油、合成油中的至少一种。
本发明还提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
将基础油、稠化剂加热溶解，混合均匀形成第一混合液；
向所述第一混合液中加入改性石墨烯，混合均匀形成第二混合液；
向所述第二混合液中加入其它添加剂，混合均匀后冷却、后处理即得所述耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
本发明的耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂通过在润滑脂中添加氮化碳纳米管改性的石墨烯，具有良好的耐高温性能。一方面氮化碳纳米管可以与石墨烯协同作用，起到抗磨作用，增强润滑脂的抗磨性能；另一方面，纳米管状的氮化碳在石墨烯层间起到层间支撑作用，防止石墨烯层与层间堆积团聚造成的沉淀现象，改善石墨烯材料在润滑脂中的分散性能。
本发明的耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂的制备方法简单，工艺流程容易控制，产品稳定性高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂，含有以下重量百分比成分：
稠化剂5~40%，改性石墨烯1~20%，其它添加剂0.5~8%，余量为基础油；改性石墨烯为氮化碳纳米管改性的石墨烯；其它添加剂为抗氧剂、抗腐剂、粘性改进剂、防锈剂中的至少一种。抗氧剂可以选用二苯胺，抗腐剂可以选用二烷基二硫代磷酸锌，粘性改进剂可以选用聚甲基丙烯酸酯，防锈剂可以选用戊基磷酸酯。
其中，稠化剂为锂基稠化剂、石蜡、微晶蜡中的至少一种。基础油为矿物油、合成油中的至少一种。
其中，改性石墨烯按以下方法制备：
（1）将氧化石墨烯溶解在甲苯中，超声分散形成氧化石墨烯分散液；
（2）将叠氮化钠和三聚氰酰氯溶解在甲苯中，形成反应液；
（3）将所述反应液加入到所述氧化石墨烯分散液中，进行二次超声分散形成混合液；
（4）将所述混合液加入到反应釜中进行溶剂热反应，制备氮化碳改性的石墨烯复合材料；
（5）离心、洗涤，即得所述改性石墨烯。
其中，步骤（1）中的多层氧化石墨烯是由hummers法制备，层数为10~50层。10~50层的石墨烯的摩擦系数比单层石墨烯的更小，且比单层成本更低；层数超过50层的石墨烯更容易发生层间堆叠、团聚，稳定性不好。氧化石墨烯在甲苯中具有较好的溶解度，通过超声分散可以促进氧化石墨烯在甲苯中溶解并发生层间剥离，超声分散条件为：超声功率150~200w，超声时间30~60min。优选地，制备的氧化石墨烯分散液的浓度为0.10~0.16mg/ml。
步骤（2）中叠氮化钠和三聚氰酰氯的用量根据步骤（1）中氧化石墨烯的用量进行相应调整，优选地，反应液中叠氮化钠的浓度为40~50mg/ml，三聚氰酰氯的浓度为40~45mg/ml。
步骤（3）中二次超声分散的时间不宜过长，超声时间太长会破坏氧化石墨烯的片层结构，造成片层碎裂，优选地，二次超声分散条件为：超声功率150~200w，超声时间5~10min。
步骤（4）中控制溶剂热反应的温度和时间是制备氮化碳改性的石墨烯复合材料的关键步骤，优选地，溶剂热反应的反应条件为：反应温度200~230℃，反应时间12~18h。经过前序超声处理后，氧化石墨烯片层得到很好的剥离，层间距变大，在甲苯溶剂中，叠氮化钠和三聚氰酰氯分子扩散到氧化石墨烯片层间，在氧化石墨烯的片层间发生原位聚合反应生成纳米管状氮化碳，通过sem电镜确定氮化碳纳米管直径为40~80nm，壁厚20~40nm。氮化碳具有超高硬度及耐高温特性，通过纳米管状氮化碳改性的石墨烯复合材料具有更好的耐高温、抗磨作用，另外，纳米管状的氮化碳在石墨烯层间起到层间支撑作用，可防止石墨烯层与层间堆积团聚造成的沉淀现象，改善石墨烯材料作为抗磨剂的分散性能。
步骤（5）中可以采用甲醇、乙腈、乙醚等溶剂对制备的氮化碳改性的石墨烯复合材料进行洗涤，最后采用纯水洗涤、冷冻干燥即制得所述的石墨烯机油抗磨剂。
本发明还提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
（10）将基础油、稠化剂加热溶解，混合均匀形成第一混合液；
（20）向第一混合液中加入改性石墨烯，混合均匀形成第二混合液；
（30）向第二混合液中加入其它添加剂，混合均匀后冷却、后处理即得所述耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂。
以下结合具体实施例做进一步说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂及其制备方法，含有以下重量百分比成分：
石蜡20%，改性石墨烯1%，抗氧剂0.5%，粘性改进剂1%，防锈剂0.5%，余量为矿物油。
改性石墨烯按以下方法制备：
（1）将氧化石墨烯溶解在30ml甲苯中，180w超声40min，超声分散形成氧化石墨烯分散液浓度为0.16mg/ml；
（2）将叠氮化钠和三聚氰酰氯溶解在30ml甲苯中，形成反应液，反应液中叠氮化钠的浓度为45mg/ml，三聚氰酰氯的浓度为40mg/ml；
（3）将反应液加入到氧化石墨烯分散液中，180w超声5min，超声分散形成混合液；
（4）将混合液加入到150ml反应釜中进行溶剂热反应，反应温度200℃，反应时间15h，制备氮化碳改性的石墨烯复合材料；
（5）离心、采用乙腈洗涤3次，最后用纯水洗涤2次后冷冻干燥即得改性石墨烯。
耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂按以下方法制备：
（10）将上述比例的石蜡、矿物油加热溶解，混合均匀形成第一混合液；
（20）向第一混合液中加入上述比例的改性石墨烯，混合均匀形成第二混合液；
（30）向第二混合液中加入上述比例的抗氧剂、粘性改进剂、防锈剂，混合均匀后冷却、后处理即得所述耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂。
实施例2
本发明实施例2提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂及其制备方法，含有以下重量百分比成分：
石蜡30%，改性石墨烯10%，抗氧剂1.5%，粘性改进剂5%，防锈剂2%，余量为矿物油。
改性石墨烯按以下方法制备：
（1）将氧化石墨烯溶解在30ml甲苯中，180w超声60min，超声分散形成氧化石墨烯分散液浓度为0.12mg/ml；
（2）将叠氮化钠和三聚氰酰氯溶解在30ml甲苯中，形成反应液，反应液中叠氮化钠的浓度为50mg/ml，三聚氰酰氯的浓度为45mg/ml；
（3）将反应液加入到氧化石墨烯分散液中，180w超声8min，超声分散形成混合液；
（4）将混合液加入到150ml反应釜中进行溶剂热反应，反应温度220℃，反应时间12h，制备氮化碳改性的石墨烯复合材料；
（5）离心、采用乙醚洗涤3次，最后用纯水洗涤2次后冷冻干燥即得改性石墨烯。
耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂按以下方法制备：
（10）将上述比例的石蜡、矿物油加热溶解，混合均匀形成第一混合液；
（20）向第一混合液中加入上述比例的改性石墨烯，混合均匀形成第二混合液；
（30）向第二混合液中加入上述比例的抗氧剂、粘性改进剂、防锈剂，混合均匀后冷却、后处理即得所述耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂。
实施例3
本发明实施例3提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂及其制备方法，含有以下重量百分比成分：
微晶蜡5%，改性石墨烯5%，抗氧剂0.5%，抗腐剂1%，粘性改进剂2%，防锈剂1%，余量为合成油。
改性石墨烯制备方法同实施例1。
耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂按以下方法制备：
（10）将上述比例的微晶蜡、合成油加热溶解，混合均匀形成第一混合液；
（20）向第一混合液中加入上述比例的改性石墨烯，混合均匀形成第二混合液；
（30）向第二混合液中加入上述比例的抗氧剂、抗腐剂、粘性改进剂、防锈剂，混合均匀后冷却、后处理即得所述耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂。
实施例4
本发明实施例4提供一种耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂及其制备方法，含有以下重量百分比成分：
锂基稠化剂40%，改性石墨烯20%，抗氧剂1%，抗腐剂1.5%，粘性改进剂3%，防锈剂1.5%，余量为合成油。
改性石墨烯制备方法同实施例1。
耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂按以下方法制备：
（10）将上述比例的锂基稠化剂、合成油加热溶解，混合均匀形成第一混合液；
（20）向第一混合液中加入上述比例的改性石墨烯，混合均匀形成第二混合液；
（30）向第二混合液中加入上述比例的抗氧剂、抗腐剂、粘性改进剂、防锈剂，混合均匀后冷却、后处理即得所述耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂。
对比例1
本发明对比例1提供一种添加氧化石墨烯的纳米微片润滑脂及其制备方法，含有以下重量百分比成分：
石蜡20%，氧化石墨烯1%，抗氧剂0.5%，粘性改进剂1%，防锈剂0.5%，余量为矿物油。
氧化石墨烯纳米微片润滑脂按以下方法制备：
（10）将上述比例的石蜡、矿物油加热溶解，混合均匀形成第一混合液；
（20）向第一混合液中加入上述比例的氧化石墨烯，混合均匀形成第二混合液；
（30）向第二混合液中加入上述比例的抗氧剂、粘性改进剂、防锈剂，混合均匀后冷却、后处理即得所述氧化石墨烯纳米微片润滑脂。
将本发明实施例1~实施例4制备的耐高温高分散性石墨烯纳米微片润滑脂和对比例1制备的氧化石墨烯纳米微片润滑脂采用四球机测定各产品的抗磨性能。测试条件如下：使用仪器：山东竟成mmw-1万能摩擦磨损试验机；试验温度：73~77℃；主轴转速：1150~1250r/min；试验负荷：390~394n；试验时间：1h。测试结果如表1所示。
从表1中看到，相比于单纯氧化石墨烯作为抗磨添加剂，经过氮化碳纳米管改性后的石墨烯抗磨添加剂，润滑脂的抗磨性能得到显著改善。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。