一种氧化石墨烯润滑油及其制备方法

1.本发明涉及润滑油领域，具体涉及一种氧化石墨烯润滑油及其制备方法。


背景技术：

2.润滑是减少磨损、节约能源、提高工业生产效率和可靠性的重要措施，在我国大力推进节能减排、建立可持续发展型社会的大环境下，探索和开发润滑效果更为优良的环境友好型润滑油，将为高性能化和工业化大规模相关产业以及绿色制造等领域提供可靠的润滑解决方案，有效促进经济和社会发展。
3.离子液体作为一类绿色溶剂，具有不挥发性、不燃性、高热稳定性、低熔点等，而这些特点正是理想润滑材料所必需的。2001年ye等在国际上首次发现离子液体是一类性能优异的多用途润滑剂，对离子液体润滑材料进行了深入而系统的研究，并引起了国内外科研人员的广泛重视。随后国内外研究者对此展开了一系列的研究工作。但离子液体本身存在成本高、腐蚀性和氧化性强等问题，若作为添加剂使用，可有效解决上述问题。
4.然而研究发现，普通离子液体可溶于极性较大的聚乙二醇中，但其在极性较小的碳氢润滑油中的溶解性非常小(《《1％)，形成离子液体/润滑油的两相不稳定体系，是制约离子液体润滑油工业化应用的瓶颈。目前有学者通过将一个或多个功能基团引入到离子液体的阳离子或阴离子上，设计不同种类的新型离子液体，将离子液体极性减弱，使得其有易于溶解在润滑油中。但通常这些制备过程繁琐，离子液体得率低，合成成本高，仍然不能满足工业化需求。
5.因此，如何解决离子液体和基础油间的相容性问题，建立稳定润滑体系，是拓展离子液体在润滑领域应用的关键问题。


技术实现要素：

6.因此，本发明实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油及其制备方法，以解决上述背景技术中存在的问题。
7.为了实现上述目的，本发明实施例提供以下技术方案：
8.第一方面，本发明实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油，其包括以下质量百分比的组分：
9.离子液体0.001％～1％，改性氧化石墨烯0.001％～1％，余量为基础油。
10.优选地，离子液体中含有阳离子和阴离子，阳离子为烷基季铵离子、烷基咪唑离子、烷基吡啶离子中的一种；阴离子为卤素离子、bf4-、pf6-、scn-、cn-中的一种。
11.优选地，基础油为矿物质油、涡轮机油、液体石蜡、聚α烯烃中的一种或多种。
12.优选地，阳离子含官能团取代基c1-c12烷基、乙烯基、丙烯基、羟乙基、烷氧基中的一种。
13.第二方面，本发明实施例提供了上述氧化石墨烯润滑油的制备方法，包括以下步骤：
14.s1、将氧化石墨烯、烷烃基胺和二甲基甲酰胺混合，氮气氛围下搅拌1-6h后，冷冻干燥12h，得到粉状的改性氧化石墨烯；
15.s2、以s1中制备得到的改性氧化石墨烯为乳化剂，与离子液体、基础油混合，再加入表面活性剂，之后超声均质处理得到氧化石墨烯润滑油。
16.优选地，s1中，搅拌的方式具体为磁搅拌。
17.优选地，s1中，搅拌时的温度为60～90℃。
18.优选地，s2中，表面活性剂具体为吐温20～80，司班20～80中的任一种或多种。
19.优选地，s2中，超声均质处理具体是先进行超声处理，后进行均质处理；进行超声处理时，超声功率为100w～2000w，超声处理时间为10min～180min，超声处理温度为25℃～60℃。
20.进一步地，进行均质处理时，均质转速为5000r/min-9000r/min，均质时间为10min～30min。
21.与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下有益效果：
22.(1)pickering乳液可以通过固体颗粒吸附在不相容的两相界面上形成稳定的乳液，如果将此方法引入离子液体/基础油不相容体系中，通过寻找适合的润滑性固体颗粒，将其分散到两相中，使二者形成稳定的乳液状态，既可以解决常规离子液体与基础油相容问题，又可以增加其润滑效果；纳米氧化石墨烯片层(go)可以被看成两亲的物质，因为在其碳面上的羟基和环氧基以及在碳平面边缘的羧基是亲水的，而碳层本身是疏水的。每个go片层都能充当两亲性的大分子的作用；而每个go片层同时也是独立的颗粒，所以也具有颗粒乳化剂的性质。因此，go可以被用来作为乳化剂来制备pickering乳液；本发明实施例正是将改性氧化石墨烯直接作为乳化剂，利用离子液体与基础油不相容的特性，模拟油水pickering乳液体系，形成离子液体/氧化石墨烯乳液体系，既解决了离子液体作为润滑添加剂的相容性问题和稳定性问题，也增强了氧化石墨烯在基础油中的分散，拓宽了乳液使用范围，达到三者共混相容的目的。
23.(2)将本发明实施例提供的氧化石墨烯润滑油应用于润滑系统中时，其可附着于摩擦副表面，形成润滑膜，同时减少润滑油供给，达到节能、环保绿色制造的目的，为探索和开发润滑效果更为优良的环境友好型润滑剂提供可靠的润滑解决方案，有效促进经济和社会发展。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.在本发明的描述中，若存在术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，其意图皆在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
26.实施例1
27.本实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油，其制备方法如下：
28.(1)称取89.6mg氧化石墨烯，22.4mg十八烷胺溶解在100ml乙醇中混合，在氮气氛围下80℃磁搅拌6h后，冷冻干燥12h，得到改性氧化石墨烯粉体；
29.(2)取0.01g1-丁基-3-甲基咪唑氯盐与0.01g改性氧化石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，600w下超声60min，9000r/min均质10min后，制备得到基于氧化石墨烯的pickering润滑乳液，即所述的氧化石墨烯润滑油。
30.性能测试：所制润滑油静置10天没有分层，说明具有良好的稳定性。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对润滑油进行测试。结果表明，在转速为1500转/秒，载荷为40n下，润滑油的摩擦系数为0.1093，比基础油的摩擦系数减少16.45％。
31.实施例2
32.本实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油，其制备方法如下：
33.(1)称取35.4mg氧化石墨烯，41.9mg十六烷胺溶解在100ml乙醇中混合，在氮气氛围下60℃磁搅拌4h后，冷冻干燥12h，得到改性氧化石墨烯粉体；
34.(2)取0.05g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯与0.01g改性氧化石墨烯加入至100gpao6中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，500w下超声60min，8000r/min均质20min后，制备得到基于氧化石墨烯的pickering润滑乳液，即所述的氧化石墨烯润滑油。
35.性能测试：所制润滑油静置12天没有分层，说明具有良好的稳定性。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对润滑油进行测试。结果表明，在转速为500转/秒，载荷为80n下，润滑油的摩擦系数为0.1238，比基础油的摩擦系数减少15.09％。
36.实施例3
37.本实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油，其制备方法如下：
38.(1)称取14.3mg氧化石墨烯，32.1mg十八烷胺溶解在100ml乙醇中混合，在氮气氛围下60℃磁搅拌4h后，冷冻干燥12h，得到改性氧化石墨烯粉体；
39.(2)取0.16g 1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与0.01g改性氧化石墨烯加入至100gpao10中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，600w下超声60min，8000r/min均质30min后，制备得到基于氧化石墨烯的pickering润滑乳液，即所述的氧化石墨烯润滑油。
40.性能测试：所制润滑油静置12天没有分层，说明具有良好的稳定性。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对润滑油进行测试。结果表明，在转速为1500转/秒，载荷为80n下，润滑油的摩擦系数为0.1212，比基础油的摩擦系数减少19.42％。
41.实施例4
42.本实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油，其制备方法如下：
43.(1)称取56.4mg氧化石墨烯，34.9mg十八烷胺溶解在100ml乙醇中混合，在氮气氛围下60℃磁搅拌4h后，冷冻干燥12h，得到改性氧化石墨烯粉体；
44.(2)取0.1g 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐与0.05g改性氧化石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，600w下超声60min，9000r/min均质30min后，制备得到基于氧化石墨烯的pickering润滑乳液，即所述的氧化石墨烯润滑油。
45.性能测试：所制润滑油静置15天没有分层，说明具有良好的稳定性。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对润滑油进行测试。结果表明，在转速为3000转/秒，载荷为40n下，润滑油的摩擦系数为0.066，比基础油的摩擦系数减少31.02％。
46.实施例5
47.本实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油，其制备方法如下：
48.(1)称取26.7mg氧化石墨烯，54.4mg十八烷胺溶解在100ml乙醇中混合，在氮气氛围下60℃磁搅拌4h后，冷冻干燥12h，得到改性氧化石墨烯粉体。
49.(2)取0.2g 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐与0.05g改性氧化石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，600w下超声60min，7000r/min均质30min后，制备得到基于氧化石墨烯的pickering润滑乳液，即所述的氧化石墨烯润滑油。
50.性能测试：所制润滑油静置15天没有分层，说明具有良好的稳定性。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对润滑油进行测试。结果表明，在转速为2000转/秒，载荷为100n下，润滑油的摩擦系数为0.098，比基础油的摩擦系数减少21.42％。
51.实施例6
52.本实施例提供了一种氧化石墨烯润滑油，其制备方法如下：
53.(1)称取78.3mg氧化石墨烯，132.1mg十八烷胺溶解在100ml乙醇中混合，在氮气氛围下70℃磁搅拌6h后，冷冻干燥12h，得到改性氧化石墨烯粉体；
54.(2)取0.1g 1-己基-2，3-甲基咪唑四氟硼酸盐与0.05g改性氧化石墨烯加入至100g涡轮机油中，磁力搅拌后置于超声破碎仪中，600w下超声60min，9000r/min均质15min后，制备得到基于氧化石墨烯的pickering润滑乳液，即所述的氧化石墨烯润滑油。
55.性能测试：所制润滑油静置11天没有分层，说明具有良好的稳定性。采用多功能摩擦磨损试验机，以氮化硅陶瓷球和轴承钢为摩擦副，对润滑油进行测试。结果表明，在转速为1000转/秒，载荷为200n下，润滑油的摩擦系数为0.0999，比基础油的摩擦系数减少15.19％。
56.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
57.上文中通过一般性说明及具体实施例对本发明作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，显然还可以对此具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。