改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂、制备方法及其应用

本发明属于润滑油，特别涉及一种改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂、制备方法及其应用。

背景技术：

1、摩擦与磨损是造成零部件失效的主要原因，为此，研究者们在工件的减摩抗磨领域做了很大的努力。石墨烯由于其特殊的结构使其具有较强的力学性能，其高强度、高抗拉性能、高弹性模量可以较好地改善材料的摩擦磨损性能和力学性能。同时，由于石墨烯优良的机械性能和微小片层之间的剪切力使其具有比石墨更低的摩擦系数，优异的减摩润滑性。cura等人选择了两种不同的润滑剂作为基体，在添加石墨烯后，发现摩擦系数的均值减小，同时摩擦系数的波动范围也发生缩减，说明石墨烯不仅具有润滑作用并且能够提升摩擦体系的稳定性[curàf,mura a,adamo f.experimental investigation abouttribological performance of graphene-nanoplatelets as additive for lubricants[j].procedia structural integrity,2018,12:44-51.]。氧化石墨烯由于其层间的范德华力，具有与石墨烯相似的优异的润滑性能，同时，表面有着丰富的含氧官能团，使其能够与其他物质通过官能团反应键合，从而发挥出协同作用，表现出更好地减摩抗磨性能[刘坪,唐健,et al.氧化石墨烯的改性及其在矿物油中的摩擦学性能[j].摩擦学学报,2020,40(1):30-39.]。六方氮化硼具有与石墨烯类似的片层结构，也能够很好地发挥出润滑作用，而且较之二硫化钼、石墨，作为润滑添加剂效果更佳[郭奇亮.氮化硼作润滑剂添加剂的减磨效果[j].中国机械工程,1995(2):57-58.]。硅酸盐矿物因为其铝氧层和硅氧层的键合力较弱，极易沿层间解离，可作为润滑材料使用。例如，白云母微粉作为矿物油添加剂可以明显改善油样的润滑性能[袁科,王成彪,岳文,et al.白云母矿物润滑油添加剂的摩擦学性能研究[j].润滑与密封,2008,08:61-65.]。绿泥石也是硅酸盐矿物的一类，它是由四面体以及八面体组成的tot型层状硅酸盐，层间域填充了与水镁石结构相同的八面体片，层间结合力以范德华力以及离子键为主，其也具有一定润滑作用[李宇君文.石墨烯—硅酸盐复合材料制备以及摩擦学性能的研究[d].南京理工大学,2021.]。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂、制备方法及其应用。

2、为了实现上述目的本发明采用的技术方案如下：一种改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂及其制备方法，包括如下步骤：

3、(1)将硅烷偶联剂在去离子水中预水解15-60min后加入氧化石墨烯的分散液，于40-90℃下反应0.5-4h，分离，清洗，干燥后得到改性氧化石墨烯；

4、(2)将6mol/l氢氧化钠溶液加入到氮化硼水分散液中，100-200℃下反应6-24h，冷却后分离，清洗，干燥得到改性氮化硼；

5、(3)取步骤(1)中的改性氧化石墨烯与绿泥石和改性氮化硼加入去离子水以一定转速球磨一定时间，球磨结束后分离，清洗得到改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂。

6、优选的，步骤(1)中，硅烷偶联剂的添加量为0.1-10ml硅烷偶联剂对应每克氧化石墨烯。

7、优选的，步骤(1)中，氧化石墨烯的分散液中的分散剂为乙醇或者去离子水。

8、优选的，步骤(2)中，氢氧化钠与氮化硼的质量比为24:1。

9、优选的，步骤(3)中，球磨自转速为100-550r/min，球磨时间为2-12h。

10、优选的，步骤(3)中，以质量比计，改性氧化石墨烯:绿泥石:改性氮化硼质量比＝1:(0.1-6):(0.1-1)，更优选1:(2-4):(0.2-0.5)。

11、上述改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂在润滑油中的用途。

12、优选的，该添加剂在润滑油中浓度为0.1-3mg/ml。

13、优选的，该润滑油为任意品牌任意型号的润滑油，如昆仑天蝎f5000、sf15w-40型润滑油与长城j600f润滑油等，以及任意矿物基础油或者合成基础油。

14、与现有技术相比，本发明的优点是：

15、本发明通过球磨方法，获得化学键合的三元复合材料，其中硅烷偶联剂改性氧化石墨烯，绿泥石与改性氮化硼上的官能团均能相互键合，而且三者片层间可以在球磨作用下插层复合，形成三者复合产物。同时，直接通过球磨法反应，利用其释放出的热量，可加速反应，得到的改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料具有更好的结合效果，三者协同，不仅能发挥减摩抗磨的作用，还能形成高硬度的自修复膜。

技术特征：

1.一种改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，硅烷偶联剂的添加量为0.1-10ml硅烷偶联剂对应每克氧化石墨烯。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，氧化石墨烯的分散液中的分散剂为乙醇或者去离子水。

4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，氢氧化钠与氮化硼的质量比为24: 1。

5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，球磨自转速为100-550 r/min，球磨时间为2-12 h。

6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，以质量比计，改性氧化石墨烯:绿泥石:改性氮化硼质量比=1:(0.1-6): (0.1-1)，更优选1:(2-4): (0.2-0.5)。

7.如权利要求1-6任一所述的方法制备的改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂。

8.如权利要求1-6任一所述的方法制备的改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂在润滑油中的用途。

9. 如权利要求8所述的用途，其特征在于，该添加剂在润滑油中浓度为0.1-3 mg/ml。

10.如权利要求8所述的用途，其特征在于，该润滑油为昆仑天蝎f5000、sf15w-40型润滑油或长城j600f润滑油。

技术总结
本发明公开了一种改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料润滑油添加剂、制备方法及其应用。其制备步骤为：利用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯，用氢氧化钠改性氮化硼，通过球磨法得到改性氧化石墨烯/绿泥石/氮化硼复合材料。将该复合材料作为润滑油添加剂，只需要较少的添加量就能有效降低摩擦系数，并且能在磨损表面形成一层自修复膜，进一步提高摩擦面的减摩抗磨能力。

技术研发人员：郝青丽,赵知男,雷武
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15