阅读说明：本技术 一种石墨烯机油抗磨剂及其制备方法 (Graphene engine oil antiwear agent and preparation method thereof ) 是由 冯岩 陶兴华 于 2019-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种石墨烯机油抗磨剂,包括以下含量的组分：1份少层石墨烯、2-3份精制矿物油、2-5份抗磨剂、2-3份防锈剂、3-4份分散剂、0.5-1份油性剂、1-2份清净剂、0.7-1份粘度系数改进剂、0.5-1份抗盐剂、0.2-0.5份离子液体,还提供一种制备方法,包括以下步骤：(1)50℃脱静电处理精制矿物油,加入少层石墨烯、疏水性离子液体超声分散；(2)90℃下混合步骤(1)混合物及抗磨剂、油性剂；(3)80℃下混合分散剂、防锈剂、抗磨剂、粘度指数改进剂；(4)混合步骤(2)及步骤(3)所得混合物,并加入清净剂加热至90℃混合搅拌,冷却至50℃即为成品,制得产品耐磨性高,分散性好。(The invention provides a graphene engine oil antiwear agent which comprises the following components in parts by weight: 1 part of few-layer graphene, 2-3 parts of refined mineral oil, 2-5 parts of an antiwear agent, 2-3 parts of an antirust agent, 3-4 parts of a dispersant, 0.5-1 part of an oiliness agent, 1-2 parts of a detergent, 0.7-1 part of a viscosity coefficient improver, 0.5-1 part of a salt-resistant agent and 0.2-0.5 part of an ionic liquid, and also provides a preparation method, which comprises the following steps: (1) performing destaticization treatment on refined mineral oil at 50 ℃, and adding few-layer graphene and hydrophobic ionic liquid for ultrasonic dispersion; (2) mixing the mixture obtained in the step (1) with an antiwear agent and an oiliness agent at 90 ℃; (3) mixing a dispersant, an antirust agent, an antiwear agent and a viscosity index improver at the temperature of 80 ℃; (4) and (3) mixing the mixture obtained in the step (2) and the step (3), adding a detergent, heating to 90 ℃, mixing and stirring, and cooling to 50 ℃ to obtain a finished product, wherein the prepared product has high wear resistance and good dispersibility.)

一种石墨烯机油抗磨剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑油领域，具体涉及一种一种石墨烯机油抗磨剂及其制备方法。

背景技术

对于机械零部件而言，摩擦磨损是必然的，这不仅带来材料和能源的大量损耗，还造成环境的污染，机油是有效减缓机械零部件摩擦磨损、降低能量损耗的重要技术手段 之一，是现代工业和国防工业运转血液，它由基础油和添加剂组成，现代工业的飞速发展要求加快润滑油的升级换代。

石墨烯因其优良的润滑性能，将石墨烯作为添加剂制备润滑油得到越来越多的关注，但石墨烯表面惰性强，与复合机油基础油分子相互作用较弱，导致其分散稳定性较差，此外，石墨烯片与片之间存在较强的范德华力，使得石墨烯一方面容易产生团聚，另一方面在摩擦界面挤压作用下易形成致密的膜，无法保持界面保护膜的多孔结构。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种石墨烯机油抗磨剂及其制备方法，解决石墨烯在润滑油中的团聚现象，提高分散稳定性，从而充分发挥减摩抗磨性能。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种石墨烯机油抗磨剂，包括以下含量的组分：1份少层石墨烯、2-3份精制矿物油、2-5份抗磨剂、2-3份防锈剂、3-4份分散剂、0.5-1份油性剂、1-2份清净剂、0.7-1份粘度系数改进剂、0.5-1份抗盐剂、0.2-0.5份离子液体。

优选地，所述抗磨剂为长链伯烷基二硫代磷酸锌、伯烷基二硫代磷酸锌中的一种或几种。

优选地，所述防锈剂为二聚酸和磷酸酯，所述分散剂为双烯基丁二酰亚胺，所述油性剂为油酸乙二醇酯，所述清净剂为高碱合成磺酸钙，所述粘度系数改进剂为聚异丁烯。

优选地，所述离子液体为疏水性离子液体。

优选地，所述抗盐剂包括53份聚丙烯酸酯乳及18份硅酸盐。

优选地，所述疏水性离子液体包括季膦盐型离子液体、季铵盐型离子液体、[C_xmim]Br、[C_xmim]DEHP中的一种或几种，其中，X>8。

还提供一种石墨烯机油抗磨剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）50℃脱静电处理精制矿物油，加入少层石墨烯、疏水性离子液体超声分散；（2）90℃下混合步骤（1）混合物及抗磨剂、油性剂；（3）80℃下混合分散剂、防锈剂、抗磨剂、粘度指数改进剂；（4）混合步骤（2）及步骤（3）所得混合物，并加入清净剂加热至90℃混合搅拌，冷却至50℃即为成品。

在活塞环、活塞裙等处的油受局部高温的影响会生成油泥、漆膜,而混入曲轴箱中的气体会使油变质,生成沉积物,使被沉积处产生腐蚀，加入高碱合成磺酸钙配合分散剂既能中和因氧化生成的酸性物质和混入的腐蚀性物质, 防止腐蚀和不溶性聚合物的生成,又能防止因油的氧化和混入的气体产生的不溶解组分分散在油中而形成油泥，但使用分散剂双烯基丁二酰亚胺，混入润滑油中的水份会附在润滑油系统的铁质表面上,于是铁被电化学腐蚀而生锈, 因此应加入防锈剂二聚酸和磷酸酯，二聚酸和磷酸酯还具有防腐蚀作用,因为润滑油氧化时会生成活性硫,这会使 Cu-Pb、 Cu-Sn等合金轴承发生腐蚀，此二聚酸和磷酸酯同时也作为防腐蚀剂，为了制取粘一温特性优良的多级发动机油和高粘度指数的液压油等, 需要加入粘度指数改性剂聚异丁烯。

另外，本方案利用离子液体对少层石墨烯进行修饰，选用疏水性离子液体如[C₈mim]Br、[C₈mim]DEHP、[C₁₀mim]Br、[C₁₀mim]DEHP、[C₁₂mim]Br、[C₁₂mim]DEHP，或极性小的离子液体如季膦盐型离子液体、季铵盐型离子液体，具体包括对乙烯苄基-三烷基季膦六氟磷酸盐、对乙烯苄基-三烷基季膦四氟硼酸盐等，所述疏水性离子液体均可通过市售购买，其处理过程为：先以脱静电精制矿物油为分散溶剂，对疏水性离子液体和少层石墨烯进行超声分散，再将其他助剂分次分温度加入制得石墨烯机油抗磨剂，在分散步骤中，一方面制得疏水性离子液体和少层石墨烯的掺杂物，另一方面疏水性离子液体液作为润滑油添加剂直接溶于精制矿物油中，离子液体具有不挥发、不燃、热稳定、低熔点和良导电等良好性能，是理想的润滑材料，其与少层石墨烯复合后，由于裸露在少层石墨烯层外的疏水性离子液体本身就具有双极性结构，在摩擦副的表面更易吸附，可在摩擦副表面形成有效的吸附膜，另一方面疏水性离子液体通过π-π作用以及阳离子π-π 作用、静电吸附作用掺杂进少层石墨烯片层之间，有效阻止少层石墨烯团聚，疏水性离子液体具有的烷基链长增加会有利于少层石墨烯有机溶剂中分散。

本发明的有益效果如下：

1.疏水性离子液体通过π-π作用以及阳离子π-π 作用、静电吸附作用掺杂进少层石墨烯片层之间，有效阻止少层石墨烯团聚，分散性高；

2.在制备过程中，先以脱静电精制矿物油为分散溶剂，对疏水性离子液体和少层石墨烯进行超声分散，制备掺杂少层石墨烯的同时，也顺带将疏水性离子液体作为单独的添加剂分散于矿物油中，形成双功能抗磨剂，在分次加入其他辅助制剂，提高少层石墨烯掺杂物的分散性，改善抗磨剂的性能。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

制备少层石墨烯：将0.4g石墨烯分散到50ml浓硝酸中，在60℃下磁力搅拌7小时，处理过后的石墨烯用去离子水清洗5次，50℃下真空干燥后收集待用；100-150mg干燥的预处理过的石墨烯与405mg六水合氯化铁一起分散到40ml乙二醇溶液，并加入0.15g柠檬酸钠、1.8g乙酸钠、1.0g聚乙二醇（分子量为20000），超声分散后磁力搅拌2小时；上述混合溶液密封到高压反应釜中，放于200℃烘箱中反应10小时，得到的少层石墨烯用去离子水清洗3次后烘干收集。

制备疏水性离子液体掺杂少层石墨烯：取500mg 50℃脱静电处理精制矿物油，加入30mg乙烯苄基-三烷基季膦六氟磷酸盐、100mg上述少层石墨烯，超声分散3h，得掺杂物；

制备石墨烯机油抗磨剂：90℃下混合100mg疏水性离子液体掺杂少层石墨烯、2000mg脱静电处理精制矿物油、200mg伯烷基二硫代磷酸锌、50mg油酸乙二醇酯；80℃下混合300mg双烯基丁二酰亚胺、200mg二聚酸和磷酸酯、300mg双烯基丁二酰亚胺、70mg聚异丁烯、50mg抗盐剂（聚丙烯酸酯乳及硅酸盐的复合物，其质量比为53:18），搅拌3h；混合疏水性离子液体掺杂少层石墨烯及上述混合物，并加入100mg高碱合成磺酸钙加热至90℃混合搅拌，冷却至50℃即为成品。

实施例2

制备少层石墨烯：将0.4g石墨烯分散到50ml浓硝酸中，在60℃下磁力搅拌7小时，处理过后的石墨烯用去离子水清洗5次，50℃下真空干燥后收集待用；100-150mg干燥的预处理过的石墨烯与405mg六水合氯化铁一起分散到40ml乙二醇溶液，并加入0.15g柠檬酸钠、1.8g乙酸钠、1.0g聚乙二醇（分子量为20000），超声分散后磁力搅拌2小时；上述混合溶液密封到高压反应釜中，放于200℃烘箱中反应10小时，得到的少层石墨烯用去离子水清洗3次后烘干收集。

制备疏水性离子液体掺杂少层石墨烯：取500mg 50℃脱静电处理精制矿物油，加入30mg对乙烯苄基-三烷基季膦四氟硼酸盐、100mg上述少层石墨烯，超声分散3h，得掺杂物；

制备石墨烯机油抗磨剂：90℃下混合100mg疏水性离子液体掺杂少层石墨烯、1000mg脱静电处理精制矿物油、300mg长链伯烷基二硫代磷酸锌、100mg油酸乙二醇酯；80℃下混合400mg双烯基丁二酰亚胺、300mg二聚酸和磷酸酯、400mg双烯基丁二酰亚胺、100mg聚异丁烯、100mg抗盐剂（聚丙烯酸酯乳及硅酸盐的复合物，其质量比为53:18），搅拌3h；混合疏水性离子液体掺杂少层石墨烯及上述混合物，并加入150mg高碱合成磺酸钙加热至90℃混合搅拌，冷却至50℃即为成品。

实施例3

制备少层石墨烯：将0.4g石墨烯分散到50ml浓硝酸中，在60℃下磁力搅拌7小时，处理过后的石墨烯用去离子水清洗5次，50℃下真空干燥后收集待用；100-150mg干燥的预处理过的石墨烯与405mg六水合氯化铁一起分散到40ml乙二醇溶液，并加入0.15g柠檬酸钠、1.8g乙酸钠、1.0g聚乙二醇（分子量为20000），超声分散后磁力搅拌2小时；上述混合溶液密封到高压反应釜中，放于200℃烘箱中反应10小时，得到的少层石墨烯用去离子水清洗3次后烘干收集。

制备疏水性离子液体掺杂少层石墨烯：取500mg 50℃脱静电处理精制矿物油，加入30mg对[C₈mim]DEHP、100mg上述少层石墨烯，超声分散3h，得掺杂物；

制备石墨烯机油抗磨剂：90℃下混合100mg疏水性离子液体掺杂少层石墨烯、1000mg脱静电处理精制矿物油、250mg长链伯烷基二硫代磷酸锌、80mg油酸乙二醇酯；80℃下混合350mg双烯基丁二酰亚胺、250mg二聚酸和磷酸酯、350mg双烯基丁二酰亚胺、90mg聚异丁烯、80mg抗盐剂（聚丙烯酸酯乳及硅酸盐的复合物，其质量比为53:18），搅拌3h；混合疏水性离子液体掺杂少层石墨烯及上述混合物，并加入200mg高碱合成磺酸钙加热至90℃混合搅拌，冷却至50℃即为成品。

实施例4

将实施例1-3所制得的机油抗磨剂及未添加少层石墨烯及离子液体的对照抗磨剂等量添加到基础油中，采用MRS-1J 型磨损试验机通过四球实验的方法测定摩擦系数与磨斑直径，从而评价的减摩抗磨性能。摩擦副接触方式为球－球点接触，使用的钢球为四球机专用钢球(材质GCr15，尺寸12.7mm，洛式硬度59-61HRC)，采用的实验条件为荷载392N，转速1200r/min，时间60min，结果如表1，说明本方案所制得抗磨剂体系稳定性好，即分散性能好，说明本方案所制得的机油抗磨剂分散及耐磨性能良好。

表1 耐磨性测试

以上未涉及之处，均适用于现有技术。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。