一种油酸-三氟化镧-石墨烯复合润滑油抗磨剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种油酸‑三氟化镧‑石墨烯复合润滑油抗磨剂的制备方法，属于润滑油技术领域，首先将氟化氨和氧化石墨烯加入到乙醇的水溶液中，接着在60‑100℃条件下逐滴加入硝酸镧溶液，2.5‑3.5h，然后再加入120ml饱和乙醇溶液，所述120ml饱和乙醇溶液包含4ml油酸，再过3h，然后过滤，用去离子水和乙醇反复洗涤，最后在80℃下干燥12h得到产物；本发明的润滑油抗磨剂具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够防止氧化和在热环境中与金属等发生反应；同时使得润滑油具有更加优异的稳定性能、润滑性能、抗氧化性能、耐磨抗摩性能等优点，能够广泛用于车船轨道等各种机械减摩抗磨领域。

权利要求

1.一种油酸-三氟化镧-石墨烯复合润滑油抗磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将氟化铵和氧化石墨烯加入到乙醇的水溶液中，接着在60-100℃条件下逐滴加入硝酸镧溶液，2.5-3.5h，然后再加入120-200ml饱和乙醇溶液，所述饱和乙醇溶液包含2-5ml油酸，再过3h，待产品逐渐冷却至室温后过滤，用去离子水和乙醇反复洗涤，最后在80-100℃下干燥12-20h得到产物；

所述氟化铵的浓度为0.02-1.20 mol/L；

所述硝酸镧溶液的浓度为0.01-0.60mol/L；

所述氧化石墨烯的质量百分含量为0.1-5%；

所述氧化石墨烯是片径为0.8-1μm的寡层石墨烯。

2.权利要求1的方法制备得到的润滑油抗磨剂。

3.采用权利要求1的方法制备得到的润滑油抗磨剂制备润滑油的方法，其特征在于：将制备得到的润滑油抗磨剂按不同的质量比加入到基础油中，进行球磨，同时加入质量百分比0.01 2%的分散剂，质量百分比0.01 1%的乳化剂，球磨时间为10-30min，然后进行超声分~ ~散10-30 min，再充分搅拌，得到润滑油。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述润滑油抗磨剂的质量含量为基础油质量的0.1-3%。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述分散剂为复合型分散剂，包括丁二酰亚胺的硼化物、丁二酰亚胺酸及其衍生物、含硅的表面活性剂和褐煤酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所的乳化剂为复合型的硬脂酸钠和皂角乳化剂。

说明书

一种油酸-三氟化镧-石墨烯复合润滑油抗磨剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及润滑油抗磨剂技术领域，尤其涉及一种油酸-三氟化镧-石墨烯复合润滑油抗磨剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 石墨烯自2004年被发现稳定存在以来受到广泛关注，它是一种只有一个原子层厚度的二维材料，理论厚度只有0.35nm，同时也是硬度最高的物质，强度高达130GPa，比钢铁的硬度超出100多倍。

[0003] 但石墨稀应用上还存在很大的问题，石墨稀是六元环的结构，使其具有非常稳定的化学性质，且表面没有官能团不方便进行功能化改性，极性较弱，很难稳定分散在常见的有机溶剂及水中。石墨稀片层间有很强的范德华力，即使加入分散剂也不能长时间稳定的存在，容易发生聚沉，失去石墨烯所特有的性质。为了保证石墨烯优良性质的发挥，必须对石墨烯进行功能化改性，引入特殊的有机基团，不仅可以改善在有机溶剂或水中的溶解性，还能赋予石墨烯更多的性质，使其应用领域更加广阔。现在石墨烯功能化的方法分为两种：共价键功能化和非共价键功能化。

[0004] 另外，油酸、三氟化镧、石墨烯均具有优异的润滑效果，同时后两者还具有优异的极压抗磨等性能，本领域已经有采用三氟化镧用于润滑油的报道，然而纳米三氟化镧和石墨烯在常用溶剂中易团聚，不能充分发挥润滑抗磨的效果。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一，就在于提供一种苯乙烯嵌段共聚物与石墨烯复合润滑油的制备方法，以解决上述问题。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种油酸-三氟化镧-石墨烯复合润滑油抗磨剂的制备方法，包括以下步骤：

[0007] 首先将氟化氨和氧化石墨烯加入到乙醇的水溶液中，接着在60-100℃条件下逐滴加入硝酸镧溶液，2.5-3.5h，然后再加入120-200ml饱和乙醇溶液，所述饱和乙醇溶液包含2-5ml油酸，再过3h，待产品逐渐冷却至室温后过滤，用去离子水和乙醇反复洗涤，最后在
80-100℃下干燥12-20h得到产物。

[0008] 作为优选的技术方案，所述氟化氨的浓度为0.02-1.20 mol/L。

[0009] 作为优选的技术方案，所述硝酸镧溶液的浓度为0.01-0.60mol/L。

[0010] 作为优选的技术方案，所述氧化石墨烯的质量百分含量为0.1-5%。

[0011] 作为优选的技术方案，所述氧化石墨烯是片径为0.8-1μm的寡层石墨烯。

[0012] 本发明的目的之二在于提供一种采用上述的方法制备得到的润滑油抗磨剂。

[0013] 本发明的目的之三在于提供一种采用权利上述的方法制备得到的润滑油抗磨剂制备润滑油的方法，采用的技术方案为：将制备得到的润滑油抗磨剂按不同的质量比加入到基础油中，进行球磨，同时加入质量比为0.01 2%分散剂，质量比为0.01 1%乳化剂，球磨~ ~时间为10-30min，然后进行超声分散10-30 min，再充分搅拌，得到润滑油。

[0014] 作为优选的技术方案：所述润滑油抗磨剂的质量含量为0.1-3%。

[0015] 作为优选的技术方案：所述分散剂为复合型分散剂，包括丁二酰亚胺的硼化物、丁二酰亚胺酸及其衍生物、含硅的表面活性剂和褐煤酸脂中的至少一种。

[0016] 作为优选的技术方案：所的乳化剂为复合型的硬脂酸钠和皂角乳化剂。

[0017] 本发明采用油酸、氟化物和过渡元素镧的化合物对石墨烯进行改性，从而实现石墨烯更好的溶解分散性能，充分体现其优异性能。

[0018] 本发明通过油酸和硝酸镧、氟化氨等对石墨烯进行化学改性，实验结果表明，改性后的石墨烯在体系中分散良好，静置一个月不出现分层沉降等现象；同时具有更加优异的抗磨减摩性能，这主要是由于在该体系中高温压力作用下生成氧化镧、氟化亚铁、四氧化三铁和石墨烯等化学反应膜，几者间起到了协同减摩抗磨的作用。

[0019] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的润滑油抗磨剂具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够防止氧化和在热环境中与金属等发生反应；同时在高温压力作用下该化合物生成氧化镧、氟化亚铁、四氧化三铁和石墨烯等化学反应膜，几者间起到了协同作用，从而使得润滑油具有更加优异的稳定性能、润滑性能、抗氧化性能、耐磨抗摩性能等优点，能够广泛用于车船轨道等各种机械减摩抗磨领域。

具体实施方式

[0020] 下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

[0021] 实施例1：

[0022] 首先将氟化氨（氟化氨的浓度为0.62 mol/L）和氧化石墨烯纳米片（片径为0.8μm的寡层石墨烯，氧化石墨烯的质量百分含量为1%）加入到含乙醇35%的水溶液中，接着在60℃条件下逐滴加入硝酸镧溶液（硝酸镧溶液的浓度为0.30mol/L），大约2h，120ml饱和乙醇溶液（包含4ml油酸）加入到烧瓶中，再过3h，待产品逐渐冷却至室温后过滤，用去离子水和乙醇反复洗涤，最后在80℃下干燥12h得到抗磨剂A；

[0023] 抗磨剂A进按不同的质量比加入到基础油中，进行球磨，同时加入质量比为0.03%分散剂（丁二酰亚胺的硼化物），质量比为0.02%乳化剂（硬脂酸钠和皂角乳化剂），球磨时间为10分钟，然后进行超声分散20 min，再充分搅拌，得到含质量分数0.01%的OA–LaF3–GO润滑油，即“润滑油A”。

[0024] 实施例2

[0025] 首先将氟化氨（氟化氨的浓度为1.20 mol/L）和氧化石墨烯纳米片（片径为1μm的寡层石墨烯，氧化石墨烯的质量百分含量为5%）加入到含乙醇35%的水溶液中。接着在100℃条件下逐滴加入硝酸镧溶液（硝酸镧溶液的浓度为0.01mol/L），大约3h，120ml饱和乙醇溶液（包含4ml油酸）加入到烧瓶中，再过3h，待产品逐渐冷却至室温后过滤，用去离子水和乙醇反复洗涤，最后在80℃下干燥12h得到抗磨剂B；

[0026] 将抗磨剂B按不同的质量比加入到基础油中，进行球磨，同时加入质量比为0.03%分散剂（褐煤酸脂），质量比为0.02%乳化剂（硬脂酸钠和皂角乳化剂），球磨时间为10分钟，然后进行超声分散20 min，再充分搅拌，得到含质量分数0.03%的OA–LaF3–GO润滑油，即“润滑油B”。

[0027] 实施例3

[0028] 首先将氟化氨（氟化氨的浓度为0.02 mol/L）和氧化石墨烯纳米片（片径为0.9μm的寡层石墨烯，氧化石墨烯的质量百分含量为0.1%）加入到含乙醇35%的水溶液中，接着在80℃条件下逐滴加入硝酸镧溶液（硝酸镧溶液的浓度为0,60mol/L），大约4h，120ml饱和乙醇溶液（包含4ml油酸）加入到烧瓶中，再过3h，待产品逐渐冷却至室温后过滤，用去离子水和乙醇反复洗涤，最后在80℃下干燥12h得到抗磨剂C；

[0029] 将抗磨剂C按不同的质量比加入到基础油中，进行球磨，同时加入质量比为0.03%分散剂（褐煤酸脂），质量比为0.02%乳化剂（硬脂酸钠和皂角乳化剂），球磨时间为10分钟，然后进行超声分散20 min，再充分搅拌，得到含质量分数0.03%的OA–LaF3–GO润滑油，即“润滑油C”。在实际应用过程中，润滑油C存在着严重的团聚问题，使得不能充分体现石墨烯的优异性能。

[0030] 产品抗磨性能测试

[0031] 利用四球机测定,设定载荷(温度20℃，负荷294N和392N，速度1450R/min，时间30min )下的抗磨性能，四球试验所用的钢球为直径12.7mm的CCr15标准钢球；

[0032] 采用上述测得方法，分别测定基础油、仅加入油酸、仅加入三氟化镧、仅加入氧化石墨烯、仅加入油酸-三氟化镧-氧化石墨烯抗磨剂、以及润滑油A、润滑油B和润滑油C的抗磨性能，其结果见表1。

[0033] 表1： 抗磨性能测试结果

[0034]

[0035] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。