[发明专利]一种改性氧化石墨烯、其应用、包含其的拉丝液和制备方法

说明书

本发明涉及金属加工技术领域，具体公开一种改性氧化石墨烯、其应用、包含其的拉丝液和制备方法。所述改性氧化石墨烯由巯基硅氧烷及氧化石墨烯两者反应得到的中间产物与尿嘧啶核苷反应制得，所述巯基硅氧烷与氧化石墨烯质量比为5‑10:1，所述中间产物与尿嘧啶核苷质量比为:1:1‑2，所述拉丝液包括所述改性氧化石墨烯。本发明提供的拉丝液含硫量低，极压耐磨性好，抗腐蚀性好，贮存稳定性好。

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种改性氧化石墨烯、其应用、包含其的拉丝液和制备方法。

背景技术

润滑剂用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质。润滑剂对摩擦副还能起冷却、清洗和防止污染等作用。拉丝润滑剂或拉丝液是金属线材拉拔时的润滑剂，主要作用是在被拉金属与拉丝模模壁之间形成一层润滑膜，减小界面间的摩擦。

为了改善拉丝液性能，在拉丝液中可加入合适的添加剂，如极压剂、乳化剂、消泡剂等，其中，极压剂在拉丝液中发挥着重要作用。目前极压剂的主要类型有：含氯极压抗磨剂、含硫极压抗磨剂、含磷极压抗磨剂、有机金属盐极压抗磨剂、硼酸盐极压抗磨剂、过碱性磺酸盐极压抗磨剂。然而，随着人们对环境的不断重视，使得含硫、磷、氯较高的极压剂的使用受到严格管控。因此，加大对无氯、低硫或无硫、低磷或无磷极压剂的研究并开发高效多功能型与环境友好型的拉丝液意义重大。

发明内容

针对现有拉丝液存在的极压耐磨性差、抗腐蚀性差以及极压剂中含硫、磷、氯较高等问题，本发明提供一种改性氧化石墨烯、其应用、包含其的拉丝液和制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种改性氧化石墨烯，由巯基硅氧烷及氧化石墨烯两者反应得到的中间产物与尿嘧啶核苷反应制得，所述巯基硅氧烷与氧化石墨烯质量比为5-10:1，所述中间产物与尿嘧啶核苷质量比为:1:1-2。

进一步地，所述氧化石墨烯为纯度95％，厚度为0.335-1.0nm，碳含量35-45％，含氧量55-65％，含硫量1％，片层直径0.5-5μm的单片层纳米氧化石墨烯，控制硫含量，有助于减小环境污染，控制氧化石墨烯中的氧含量，保证有充足的含氧官能团与氨基硅氧烷进行反应，引入极压元素硫，得到改性氧化石墨烯，此外，石墨烯具备自润滑性能，且具有优异的机械强度和拓扑结构，在金属表面形成氧化石墨烯膜，起到自润滑减磨、抗磨作用，与极压元素共同作用改善拉丝液的润滑性和耐磨性。

进一步地，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：所述巯基硅氧烷水解后与所述氧化石墨烯发生脱水缩合反应得到带巯基的中间产物，所述中间产物与所述尿嘧啶核苷发生点击反应(click反应)得到改性氧化石墨烯。

进一步地，所述脱水缩合反应的温度为80℃-85℃，时间为9-12h；所述点击反应的温度为60-80℃，时间为6-9h。

进一步地，所述巯基硅氧烷为γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

进一步地，所述巯基硅氧烷水解后与所述氧化石墨烯发生脱水缩合反应得到带巯基的中间产物的具体过程如下：在氮气保护下，溶剂为水和乙醇体积比为1-5:1的混合物，盐酸调节pH至3-5，加入巯基硅氧烷与氧化石墨烯，加热到80℃-85℃，反应9-12h，在该反应体系中，巯基硅氧烷遇水先发生水解反应，然后与所述氧化石墨烯进行脱水缩合反应，反应结束后，用乙醇洗涤，得到所述中间产物，反应流程如下(以γ-巯丙基三甲氧基硅烷为例)：

进一步地，所述中间产物与所述尿嘧啶核苷发生click反应的具体过程为：在氮气保护下，溶剂为乙醇和水体积比为1-5:1的混合物，三乙胺(TEA)为催化剂，于60-80℃，反应6-9h，蒸馏水洗涤，得到改性氧化石墨烯。反应流程如下(以γ-巯丙基三甲氧基硅烷为例)：