[发明专利]一种含有纸团状石墨烯微球的复合钠基润滑脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于润滑脂领域，涉及一种含有纸团状石墨烯微球的复合钠基润滑脂及其制备方法。

背景技术

摩擦现象广泛存在于机械运动中，造成机器的能量损耗、效率降低、温度升高、使表面磨损、性能下降，以及寿命缩短，由于摩擦中摩擦副导致的磨损，以及摩擦引起的能量损耗和生热，使得机械易于发生故障甚至失效，给人们生活带来经济损失，甚至人身危险。使用润滑油和润滑脂是人们日常生活降低摩擦和磨损的重要手段，相比于润滑油来说，润滑脂工作温度范围更宽，适用于比润滑油低速的环境，可以长期无需额外维护，有良好的密封性能，能防止污染物侵入设备，并且能减低噪音和震动，适用于苛刻的操作条件。但是润滑脂也有许多缺点，如粘滞性强，流动性差，散热性不好，供脂、换脂不方便，供脂量难调整，不能从润滑表面清除杂质。

石墨烯是一种原子厚度的二维材料，具有超高的比表面积、优异的力学性能和自润滑性。这些特性使其在润滑添加剂方面的应用研究受到关注，近年来许多研究发现适量的石墨烯作为润滑添加剂不仅可以减少摩擦系数，而且能通过摩擦吸附膜的形式显著提高润滑剂的承载抗磨性能。但石墨烯在容易团聚，重新形成石墨结构，并且在润滑脂中的分散性不佳。虽然可以通过添加分散剂和进行表面修饰的方法来促进石墨烯的分散性和降低石墨烯的堆叠，但是这些方提高了石墨烯的成本，并且引入了新的成分，对润滑脂整体的性能可能产生复杂的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种含有纸团状石墨烯微球的复合钠基润滑脂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种含有纸团状石墨烯微球的复合钠基润滑脂，特征在于，按质量份计包括如下组分：基础油70～90份，复合钠基稠化剂5～30份，纸团状石墨烯微球0.1～5份、其他助剂1～5份。所述纸团状石墨烯微球由单层石墨烯片皱褶而成，微球直径为500nm～5μm，密度为0.2～0.4g/cm³，碳氧比为20～60，比表面积低于200m²/g。

所述纸团状石墨烯微球由以下步骤制备得到：

(1)通过雾化干燥法将Hummers法制备得到的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球；

(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯微球，置于还原性气体氛围中，在60～200℃下还原30min～48h得到还原氧化石墨烯微球；

(3)将步骤(2)得到的还原氧化石墨烯微球进行高温处理，，温度不低于1000℃，得到纸团状石墨烯微球。

进一步地，所述步骤(1)的单层氧化石墨烯分散液中，还可以含有还原剂。在雾化过程中，氧化石墨烯片发生褶皱，同时，还原剂以分子形态附着在片层表面。所述还原剂为碘化氢、溴化氢、水合肼、维生素C、硼氢化钠等。还原剂与单层氧化石墨烯质量比为0.1～10。所述步骤(1)中的雾化干燥温度为100～200℃，使得包裹在褶皱结构中的还原剂对氧化石墨烯进行初步还原。

进一步地，步骤(2)中所述的还原性气氛为水合肼蒸汽、氢碘酸蒸汽、氢气、氢溴酸蒸汽中的一种或多种。还原条件为：在60～200℃下还原30min～48h左右。

进一步地，步骤(3)中所述的高温处理温度为2500～3000℃，处理时间为30min～48h，气氛为氮气、氦气、氢气氩气混合气、氩气中的一种。

一种含有纸团状石墨烯微球的复合钠基润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纸团状石墨烯微球、基础油、其他助剂和C₁₂-C₂₄脂肪酸混合，升温至80～110℃后，加入氢氧化钠进行皂化反应，然后加入C₁-C₂₂脂肪酸进行复合，升温至200～210℃；

(2)将步骤(1)得到的混合物与剩余基础油混合，冷却至90～130℃，脱水，冷却后研磨，得到含有纸团状石墨烯微球的复合钠基润滑脂。

步骤1和步骤2中加的基础油的量根据混合状态确定，既保证混合均匀有保证流动性，为本领域的公知常识。

进一步地，步骤(1)中所述的其他助剂包括：抗氧剂0.5～2份、表面活性剂0～2份、防锈剂0.5～1份。所述复合钠基稠化剂由C₁₂-C₂₄脂肪酸钠和C₁-C₂₂脂肪酸钠组成，C₁₂-C₂₄脂肪酸钠和C₁-C₂₂脂肪酸钠的摩尔比为1:0.1～2。