[发明专利]能够提高润滑油性能的功能化石墨烯的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种能够提高润滑油性能的功能化石墨烯的制备方法，以及提供前述制备得到的功能化石墨烯在润滑油中的使用方法，能够在润滑油中稳定分散、并能够极大地提高润滑油耐磨和自修复性能；本发明方法制备的功能化石墨烯能够克服现有石墨烯在润滑油中的分散性问题，通过功能化修饰，石墨烯片层边缘及片层内缺陷部分能够与长链烷烃或氨基、环氧基、烯烃类小分子基团接枝，使石墨烯与烃类润滑油具有稳定的相容性，从而使石墨烯能够均匀地分散在润滑油中，此外，功能化石墨烯片层具有相同的极性，各片层间的相互斥力能够进一步的维持石墨烯分散体系的稳定性。

技术领域

本发明属于高分子及其应用领域，具体涉及一种能够在润滑油中稳定分散、并能够极大地提高润滑油耐磨和自修复性能的功能化石墨烯的制备方法，还涉及到该功能化石墨烯在润滑油中的使用方法。

背景技术

摩擦磨损普遍存在于自然界中，因摩擦磨损而导致世界一次能源损失达到50％以上，而且磨损是材料与设备报废的主要原因之一。为了减少摩擦和磨损，人们通过在工件之间添加润滑油，但是每年仍因摩擦磨损给国家造成几百亿元的经济损失。因此降低摩擦、减少磨损、延长机件寿命是摩擦学、化学和材料研究人员不断追求的目标。为了提高润滑油的润滑性能，通常是在基础油中加入各种抗磨减磨的添加剂。

石墨烯是碳原子以sp²键紧密排列形成的二维结构平面蜂窝状晶格结构，具有较大的比表面积和优异的稳定性。由于只有一层碳原子的厚度，是迄今发现的最薄也是最硬的材料表现出超薄、坚韧、致密、极耐磨的特性。因此，石墨烯是一种非常理想的润滑油添加剂。但是，石墨烯在润滑油中易团聚、沉淀，无法长时间的稳定分散，是限制其在润滑油领域中得以应用的关键因素。因此，在保持石墨烯优异性能的同时，如何提高其在润滑油中的稳定分散性是急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够提高润滑油性能的功能化石墨烯的制备方法，以及提供前述制备得到的功能化石墨烯在润滑油中的使用方法，能够在润滑油中稳定分散、并能够极大地提高润滑油耐磨和自修复性能。

本发明的技术方案是：能够提高润滑油性能的功能化石墨烯的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、溶解：将修饰剂溶解到溶剂中，并充分地分散均匀；

步骤二、混合：将石墨烯分散于步骤一所得混合液中，并高速分散均匀；

步骤三、转移：将步骤二所得混合浆液转移至烧瓶中，置于恒温水浴中，连接好搅拌装置及冷凝回流装置；

步骤四、修饰：开启搅拌装置及冷凝回流装置，连续反应至结束；反应时间一般为1～48h。

步骤五、洗涤：反应结束后，保持搅拌，使混合浆液温度降至室温后，抽滤所得浆液，并使用无水乙醇洗涤滤饼，重复抽滤、洗涤操作3～6次；

步骤六、抽滤：抽滤已洗涤的混合浆液，直至没有液滴流下；

步骤七、干燥：将步骤六所得滤饼置于表面皿中，将表面皿置于真空烘箱中干燥，使滤饼彻底干燥；干燥时间一般为6～24h，干燥温度为40～120℃。

步骤八、粉碎：将步骤七所得干燥的滤饼置于高速粉碎机中，进行粉碎处理，粉碎转速为10000～40000r/min；得到黑色、蓬松、轻质粉体，即为功能化石墨烯粉体。

进一步的，步骤一中所述修饰剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-580、硅烷偶联剂KH-590、硅烷偶联剂A-172、硅烷偶联剂Si-69、油酸、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基甲氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上的混合物。

进一步的，步骤一所述溶剂为丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、苯、甲苯、氯仿、乙醚、四氯化碳和二硫化碳中的任意一种或两种以上的混合物,所述修饰剂质量与溶剂体积比为1:(10～30)。