[发明专利]一种含碳纳米管的润滑脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碳纳米管的润滑脂及其制备方法，制备工艺特殊，制备的润滑脂具有良好的高温极压抗磨性能。

背景技术

目前纳米材料在润滑油领域已得到较为深入的研究，但在润滑脂领域中的应用却鲜见报道。一些学者曾对几种纳米粒子的摩擦学行为进行了研究，证明了纳米粒子具有较好的摩擦学性能。如何将先进的纳米技术与传统的润滑脂制造业有机地融合并充分体现其优势，已是摆在我们面前的问题。

碳纳米管是上个世纪末发现的新颖碳纳米材料，结构与石墨和C₆₀相似，可以看作是由石墨烯层按一定的方式卷起而成。它不仅具有超强韧性，并且具有优异的自润滑性能。由于碳纳米管的中空管状结构，层间以范德华力结合，化学稳定性高，容易沉积在摩擦金属的表面，形成沉积膜，并且由于碳纳米管的管状结构使其容易在摩擦副间自由滚动，形成“润滑膜”、“微轴承”，起到减摩抗磨作用。另外，碳纳米管优异的耐高温性能和低的热膨胀系数，良好的抗疲劳性、轴向拉伸强度和耐磨性，也为制备耐高温重负荷润滑材料提供了新的途径。

将碳纳米管作为润滑添加剂，已经在固体润滑材料和液体润滑油中有所应用，并取得了一定的进展。目前，也有一些关于碳纳米管在润滑脂中的报道，但其大部分突出的是碳纳米管的导热性能和导电性能，而在润滑脂的抗磨性能、耐高温性能却少有报道，本专利旨在开发一种含碳纳米管的膨润土润滑脂，在一定程度上推动纳米技术和传统润滑脂的有机结合。然而，由于化学修饰对碳纳米管的管壁有一定的破坏作用，故本专利中只对碳纳米管进行了纯化和截短。

发明内容

本发明提供了一种含碳纳米管的润滑脂及其制备方法，该润滑脂组合物包含稠化剂、基础油及添加剂组合物。该润滑脂在满足高温性能、防止铜片腐蚀性能等其它性能的前提下，还能够有效增加润滑脂的摩擦磨损性能。

本发明具体技术方案如下：

一种含碳纳米管的润滑脂，其组成及质量百分含量如下：

稠化剂为膨润土：5-20%；

基础油为精制矿物油或合成油：70-90%；

碳纳米管填料：0.5-3%；

极性助分散剂：为有机膨润土质量的30%-60%。

所述膨润土为有机胺改性膨润土。

所述基础油的100℃粘度为5～50mm²/s，基础油包含石蜡基矿物油、环烷基矿物油、合成烃润滑油、聚硅氧烷基润滑油或酯类润滑油中的一种。

所述的碳纳米管为多壁碳纳米管。

所述的极性助分散剂为碳酸丙烯酯。

本发明的一种含碳纳米管的润滑脂的制备方法，其步骤为：

(1)、碳纳米管的纯化和截短：将初始碳纳米管加到混酸中，在50～80℃的水浴中超声,除去其中的杂质和催化剂残余颗粒，接着用去离子水洗涤，并用0.35～0.55μm孔径的聚四氟乙烯微孔滤膜过滤，直到pH值为7,然后在80℃真空干燥箱中干燥12h以上，制得纯化截短的碳纳米管；混酸为体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸；

（2）、把处理过的碳纳米管加入到全部基础油中，在高速搅拌下加热到90～100℃，直至碳纳米管均匀的分散到基础油中；

（3）、随后缓慢加入有机膨润土进行预分散，在搅拌下使其与基础油混合均匀，至少搅拌10min，直至有机膨润土完全润湿；

（4）、加入极性助分散剂碳酸丙烯酯，在搅拌下继续混合30～40min，并不断进行循环剪切，直至釜内物形成润滑脂黑色均匀的膏状结构，在此过程中保持釜内温度80～90℃；

（5）、将釜内物通过均化器研磨，即得润滑脂产品。

与传统的膨润土润滑脂相比，本发明的润滑脂具有如下优点：（a）能明显提高润滑脂的抗磨擦性能；（b）能提高膨润土润滑脂的高温胶体稳定性能。

该发明为碳纳米管在纳米润滑材料中开拓了一个新的应用领域。

具体实施方式

所有实例中的碳纳米管都是经过纯化和截短后的多壁碳纳米管，具体步骤为：将初始碳纳米管加到混酸（浓硫酸和浓硝酸的体积比为3：1）中，在50～80℃的水浴中超声12h左右,来除去其中的杂质和催化剂残余颗粒，接着用去离子水洗涤，并用0.35～0.55μm孔径的聚四氟乙烯微孔滤膜过滤，直到PH值为7,然后在80℃真空干燥箱中干燥12h以上，制得纯化截短的碳纳米管。

实施例1：