一种抗磨富勒烯润滑剂及其制备方法与流程

本发明涉及润滑剂，尤其涉及一种抗磨富勒烯润滑剂及其制备方法。

背景技术：

1、摩擦磨损是造成高能耗的一个主要原因，也是影响机械装备服役寿命的关键技术问题。统计表明，全世界每年约有三分之一的一次能源因摩擦磨损而消耗，大部分的机械零部件失效和一半以上的机械装备恶性事故因润滑失效或过度磨损而造成。机械零部件的润滑失效已成为制约装备服役年限的主要原因之一，我国因摩擦、磨损而导致的直接经济损失高达万亿元。

2、控制或减少摩擦磨损最有效的方法是使用润滑油，而加入各种添加剂可以改善润滑油的性能，如氯化石蜡、硫化异丁烯、二烷基二硫代磷酸锌等传统的添加剂，可以在摩擦副反应下生成牺牲摩擦膜，防止表面磨损。然而，传统的添加剂含有各种元素或化学基团(如磷、氯或有机络合物中的金属)，降解后会释放有毒化合物或温室气体，严重污染环境。因此，开发出一种具有优异减摩抗磨性能且环境友好的润滑油添加剂具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种抗磨富勒烯润滑剂，具有良好的稳定性和分散性，且各组分之间具有抗磨减摩协同增效作用，节能环保。

2、第一方面，本发明提供一种抗磨富勒烯润滑剂，包括如下质量份数的原料组分：

3、改性富勒烯5份～10份、氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒2.5份～5份、植物蜡4份～8份和基础油65份～80份；

4、其中，所述改性富勒烯是由fe/洋葱状富勒烯经硬脂酸修饰后制备得到；所述氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒是以氧化石墨和二硫代钨酸铵为原料，通过喷雾干燥-固相热分解法制备得到。

5、纳米二硫化钨不仅具有良好的抗冲击性和化学惰性，还有优异的润滑和抗磨效果，可通过滚动、变形和剥离来改善摩擦剪切。然而，纳米二硫化钨比表面积大，吸附作用强，具有强烈的不稳定性，容易在基础油中团聚，极大地限制了其推广应用。氧化石墨烯具有两亲性，在润滑油中可以良好自分散，本发明以氧化石墨和二硫代钨酸铵为原料，利用氧化石墨表面较多的负电性官能团和二硫代钨酸铵中离子的相互作用，制备得到氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒，其具有良好的分散稳定性和热稳定性能，在宽温度范围内具有优异的抗磨损性能。当负荷较高、摩擦加剧时，氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒可以吸附在摩擦副的表面，生成由氧化石墨烯和二硫化钨组成的低剪切力的物理吸附润滑膜；同时，部分微粒还会在摩擦副的表面发生摩擦化学反应，形成由氧化钨、硫酸亚铁和氧化铁组成的摩擦化学反应膜，大大提高基础油的抗磨减摩性能。

6、fe/洋葱状富勒烯具有良好的力学性能，洋葱状富勒烯由于其韧性和独特的类石墨结构的六边形结构，具有优异的自润滑性能，可在摩擦副间形成一层石墨涂层类似微轴承代替破裂的油膜起润滑作用，而铁元素起到一定的修复左右，可填充在摩擦副表面的凹坑起到降低表面粗糙度的作用。本发明通过硬脂酸对fe/洋葱状富勒烯进行修饰，不仅能降低纳米洋葱状富勒烯的表面能，且能够形成单分子吸附层，使富勒烯颗粒具有亲油性，从而提高了其在润滑油中的分散性和稳定性。

7、本发明将改性富勒烯和氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒复配，二者具有优异的抗磨减摩协同效应，富勒烯由于其独特的结构，能够在摩擦表面之间形成滚动摩擦来改善润滑，而氧化石墨烯的层状结构可形成稳定的摩擦界面，减轻材料之间的接触压力，同时二硫化钨与改性富勒烯中的铁元素能够沉积到摩擦表面的磨损处，起到填积修复的作用，还可与金属基体可形成熔点较低的硫化亚铁膜，有效减少摩擦副之间的接触，进而降低磨损，从物理润滑膜和化学反应膜多方面起到协同润滑的效果。另一方面，硬脂酸能够在润滑油中形成位阻层能够在润滑油中形成位阻层，阻碍洋葱状富勒烯和二硫化钨复合纳米微粒的团聚和沉淀，在润滑油中形成稳定的分散体系。

8、本发明还添加有植物蜡，含有酸、醇及酯大分子有机物，具有可生物降解性、环境友好性的特定，能够在摩擦表面形成承载力高的润滑油膜，减少机械磨损。

9、可选的，所述改性富勒烯的制备方法包括如下步骤：以二茂铁作催化剂，乙炔为碳源，氩气为载气，于800℃～1200℃下进行反应，冷却，酸洗，得fe/洋葱状富勒烯，然后按质量为1：5～6的比例将fe/洋葱状富勒烯和硬脂酸混合后加入硫酸溶液中超声分散，经回流、过滤、洗涤至中性、真空干燥，得所述改性富勒烯。

10、进一步可选的，所述硫酸溶液的浓度为2mol/l。

11、进一步可选的，所述回流的温度为80℃～100℃，回流的时间为2h～3h。

12、进一步可选的，所述真空干燥的温度为60℃～80℃，真空干燥的时间为6h～12h。

13、可选的，所述氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒的制备方法包括如下步骤：向氧化石墨水溶液中加入二硫代钨酸铵，超声剥离，喷雾干燥造粒，然后将所得产物在氩气气氛中分别于390℃～410℃和440℃～460℃下煅烧1h，得所述氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒。

14、进一步可选的，所述氧化石墨水溶液的质量分数为1％～1.5％。

15、进一步可选的，所述二硫代钨酸铵的加入量为0.05g～0.15g/ml。

16、进一步可选的，所述喷雾干燥的出口温度为200℃～240℃。

17、进一步可选的，超声剥离的时间为30min～45min。

18、可选的，所述植物蜡为甘蔗、香樟、银杏中任一种植物的表皮蜡质。

19、可选的，所述基础油包括硼酸甲酯、汽油、橄榄油或棕榈油中的至少一种。

20、第二方面，本发明还提供上述抗磨富勒烯润滑剂的制备方法，包括如下步骤：

21、按照配比称取各组分，将改性富勒烯、氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒和基础油于35℃～60℃下混合均匀后，再加入植物蜡，加热并搅拌均匀，得所述抗磨富勒烯润滑剂。

22、可选的，所述加热的温度为65℃～75℃，所述搅拌的转速为100r/min～150r/min。

23、相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

24、本发明提供的抗磨富勒烯润滑剂中改性富勒烯、氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒和植物蜡之间相互协同配合，能在摩擦表面形成物理润滑膜和化学摩擦反应膜，有效减小摩擦副之间的直接接触，减少机械磨损，能够在降低润滑油中添加剂含量的同时，大幅提高油品的抗磨和减摩性能，节能环保，可以广泛用作各种车辆发动机、大型机械设备用润滑油、液压油或润滑脂的添加剂。

技术特征：

1.一种抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，包括如下质量份数的原料组分：

2.如权利要求1所述的抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，所述改性富勒烯的制备方法包括如下步骤：

3.如权利要求1所述的抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，所述硫酸溶液的浓度为2mol/l；和/或

4.如权利要求1所述的抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，所述氧化石墨烯-二硫化钨复合纳米微粒的制备方法包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，所述氧化石墨水溶液的质量分数为1%~1.5%；和/或

6.如权利要求4所述的抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，所述喷雾干燥的出口温度为200℃~240℃；和/或

7.如权利要求1所述的抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，所述植物蜡为甘蔗、香樟、银杏中任一种植物的表皮蜡质。

8.如权利要求1所述的抗磨富勒烯润滑剂，其特征在于，所述基础油包括硼酸甲酯、汽油、橄榄油或棕榈油中的至少一种。

9.一种抗磨富勒烯润滑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为65℃~75℃，所述搅拌的转速为100r/min~150r/min。

技术总结本发明涉及润滑剂技术领域，具体公开一种抗磨富勒烯润滑剂及其制备方法。所述抗磨富勒烯润滑剂包括如下质量份数的原料组分：改性富勒烯5份~10份、氧化石墨烯‑二硫化钨复合纳米微粒2.5份~5份、植物蜡4份~8份和基础油65份~80份；其中，所述改性富勒烯是由Fe/洋葱状富勒烯经硬脂酸修饰后制备得到；所述氧化石墨烯‑二硫化钨复合纳米微粒是以氧化石墨和二硫代钨酸铵为原料，通过喷雾干燥‑固相热分解法制备得到。本发明提供的抗磨富勒烯润滑剂具有良好的稳定性和分散性，且各组分之间具有抗磨减摩协同增效作用，节能环保。技术研发人员：苏桂珍,叶皓堂受保护的技术使用者：广东奇威润滑材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5