[发明专利]一种石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑钛晶纳米粒子复合添加剂及其制备方法和应用。本发明将石墨烯‑钛晶纳米粒子复合，作为添加剂应用于润滑油、镀膜液及轮胎胎面内层胶料等领域，石墨烯与钛晶纳米粒子的复合后摒弃了两种纳米粒子的缺点，钛晶纳米粒子共价键合在石墨烯表面上，可以阻止石墨烯发生沉积和团聚，两种纳米粒子协同作用，使石墨烯‑钛晶纳米粒子复合添加剂如下特点：①超薄、强度超强、自润滑性好；②具有极佳的分散性和稳定性；③具有超疏水性和超亲油性；④具有散热功能和清净功能；上述特点使得石墨烯‑钛晶纳米粒子复合添加剂可广泛应用于润滑保护、机械、橡胶等物体表面修护技术领域，适用于汽车、机械、建筑及其它领域。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着微纳米粉体材料制备和表面改性等技术的发展，新型微纳米粉体材料作为金属磨损修复技术领域关键技术的自修复材料不断出现，其在机械润滑修复及涂层胶料领域的应用研究也日益广泛。

作为一种新型的二维碳材料，石墨烯越来越受到世人的关注。由于其出众的力学性能，电学性能，热学性能和独特的电磁学性能，石墨烯在许多领域显示出广阔的应用前景，并已逐步走向实际应用。特别是石墨烯具有超薄的片层结构、优异的力学性能和自润滑性，使得其在润滑油添加剂、镀膜液添加剂、胶料添加剂等方面的研究越来越多，但是，石墨烯因表面残留大量的含氧官能团，使得其在润滑油、镀膜液中容易产生团聚现象，从而影响了其在润滑油和镀膜液的稳定性；传统的改善石墨烯分散稳定性方法是添加分散剂或者对石墨烯进行功能化修饰，利用分散剂的分散作用是石墨烯均匀稳定地分散在溶剂中，但分散剂会一定程度的影响石墨烯性能。现在，发展纳米技术是未来润滑油添加剂、镀膜液添加剂等发展的方向，将石墨烯与纳米粒子结合是获得高档润滑剂和涂层剂等的重要途径。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂及其制备方法和应用，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供的一种石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将胺源溶液滴加到氧化石墨烯分散液中，超声分散3～8小时后，经水热反应得到氨基功能化石墨烯水凝胶，将所得的氨基功能化石墨烯水凝胶破碎后，再分散于水中，经雾化、低温冷凝后，再冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶微粉；

(2)将步骤(1)所得的石墨烯气凝胶微粉加入钛源溶液中，再加入葡萄糖，升温至100～120℃，反应2～8小时，经干燥、煅烧得到石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂。

优选的，所述步骤(1)中，所述胺源溶液中的胺源选自尿素、乙二胺、己二胺、1,3-环己二胺、聚酰胺、苯胺、聚醚胺、二甲基二苯基胺中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中，所述胺源溶液中的胺源与所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的质量比为10～30:1。

优选的，所述步骤(1)中，所述水热反应的条件为：反应温度为120～180℃，反应时间为2～8小时。

优选的，所述步骤(2)中，所述钛源选自正硅酸乙酯、四氯化钛、钛酸异丙酯中的一种或多种。

优选的，所述步骤(2)中，所述钛源溶液与所述石墨烯气凝胶微粉的重量比为2～4:1。

第二方面，本发明提供的一种石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂为采用如第一方面所述的石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂的制备方法制得。

第三方面，本发明提供的一种如第二方面所述的石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂在润滑油中的应用。

第四方面，本发明提供的一种如第二方面所述的石墨烯-钛晶纳米粒子复合添加剂在镀膜液中的应用。