一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂的制作方法

本发明涉及润滑油添加剂
技术领域：
，特别是涉及一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。
背景技术：
：随着汽车工业、机械工业的快速发展，高载荷、高速运转的要求越来越高，摩擦磨损是普遍存在的自然现象，在机械运转中磨损是造成设备破坏的主要原因，润滑油作为降低摩擦、减少磨损的最有效技术手段，在高性能机械中扮演重要的角色。因此，出于安全和使用性能的要求，润滑油的作用越来越重要。随着润滑油工业的发展，工业机械等方面使用润滑油的高压、高温等苛刻条件对润滑油提出了更好要求，基础润滑油性能已达到技术瓶颈，进一步提升润滑油的抗磨性、减摩擦性和自修复性，需要依靠功能性的润滑油添加剂。纳米粒子作为添加剂在润滑油中表现出了特殊而优异的摩擦学性能，具有很大的应用前景，是目前高性能润滑油研究的重点。将纳米材料技术应用于润滑油，对增加润滑油的抗磨性、减摩性意义重大。已有各种纳米金属、纳米氧化物、纳米硫化物在润滑油添加剂中进行应用。近年来，为进一步推进纳米粒子在润滑油的应用，促进纳米粒子的分散，出现了有机修饰、包覆的壳核结构的纳米粒子。壳核结构的纳米粒子一般为高聚物/无机纳米壳核型复合纳米微球，不但具有良好的抗磨性和减摩擦性，而且易于对磨损件修复。如在较高载荷时，高聚物的壳层熔融铺展形成有效的聚合物润滑膜可以修复磨损件。但是，高聚物修饰的纳米无机粒子在用于润滑油抗磨、减摩擦、修复的同时，润滑膜易损成为影响润滑油使用寿命的问题，因此，具有耐久性的润滑油添加剂的研究成为了研究热点。中国发明专利申请号201910970902.0公开了具有防腐性能的纳米石墨化碳球润滑油添加剂及其制备方法和应用，该方法首先通过表面活性剂和单体在引发剂的作用下实现限制性界面自由基共聚，得到了聚合物纳米球，然后将聚合物纳米球高温碳化形成多孔空心纳米石墨化碳球，基于其为空心多孔结构，通过物理吸附的手段负载上缓蚀剂，然后分散到润滑油中并将其用作润滑油添加剂。中国发明专利申请号201711383769.6公开了一种功能化石墨烯负载天然蒙脱土的润滑油添加剂、制备方法及其应用，首先，用硅烷偶联剂改性处理氧化石墨烯获得功能化氧化石墨烯；然后，将功能化氧化石墨烯与天然蒙脱土纳米粉体混合，水（或溶剂）热反应得到负载蒙脱土的功能化石墨烯复合材料添加剂。为了提高润滑油高载荷工作时形成的润滑膜和修复膜的耐久性，有必要提出一种新型复合纳米无机粒子润滑油添加剂，进而保证了润滑油对金属件的长久保护。技术实现要素：针对目前润滑油添加剂实际应用时形成的润滑膜在高载荷情况下易会老化或破坏的问题，本发明提出一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂，从而保证乐润滑油在高载荷工作中形成耐久性的润滑膜和修复膜。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂，所述复合润滑油添加剂是利用过氧化氢溶液湿润处理纳米铼钼合金粉，然后将表面出现缺陷的纳米铼钼合金粉和表面活性剂加入氧化石墨烯的乙醇分散液中超声分散均匀，接着加热产使得氧化石墨烯还原为石墨稀并包覆纳米铼钼合金粉，再均质分散、喷射干燥，接着与二硫代氨基甲酸盐、双酚抗氧剂、磷酸酯分散均匀而制得；具体制备过程如下：（1）将氧化石墨烯加入乙醇中，分散均匀，得到氧化石墨烯的乙醇分散液；（2）将过氧化氢溶液喷洒到纳米铼钼合金粉表面，使纳米铼钼合金粉微湿润，然后静置处理，使纳米铼钼合金粉表面出现缺陷，得到表面缺陷的纳米铼钼合金粉；（3）将表面缺陷的纳米铼钼合金粉加入氧化石墨烯的乙醇分散液中，然后加入表面活性剂，超声分散，使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面，在超声分散的同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，使得氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，并包覆在纳米铼钼合金粉的表面，得到处理的物料；（4）将处理的物料加入均质机进行均质分散，然后喷射干燥，得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉；（5）将石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉与二硫代氨基甲酸盐、双酚抗氧剂、磷酸酯分散均匀，即可得到一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。优选的，所述二硫代氨基甲酸盐为二硫代氨基甲酸铜、二硫代氨基甲酸锌、二硫代氨基甲酸镉中的一种。优选的，步骤（1）中所述氧化石墨烯的乙醇分散液的浓度为5-15%。优选的，步骤（2）中所述过氧化氢溶液的质量浓度为30-40%。进一步优选的，所述过氧化氢溶液的用量为纳米铼钼合金粉质量的1-2%。优选的，步骤（2）中所述静置处理的时间为2-3h。优选的，步骤（3）中所述超声分散的功率为750-850w，频率为20-30khz，时间为20-30min。优选的，步骤（3）中所述处理的物料制备中，氧化石墨烯的乙醇分散液、表面缺陷的纳米铼钼合金粉、表面活性剂的质量比例为100：30-35：1-3。优选的，步骤（4）中所述均质分散的压力为10-20mpa，时间为1-3h。优选的，步骤（5）中所述复合润滑油添加剂制备中，石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉、二硫代氨基甲酸盐、双酚抗氧剂、磷酸酯的质量比例为20-30：1-3：1-4：2-4。公知的，润滑油常用的纳米粒子添加剂具有特殊而优异的摩擦学性能，近年来研究和应用的高聚物修饰的纳米无机粒子能明显提高液体润滑油的抗磨性能。但是，高聚物修饰的纳米无机粒子在润滑油使用时形成的润滑膜、修复膜，随着润滑油的工作和载荷的增加，膜层会老化或破坏，难以使金属件得到长久的保护，同时高聚物形成的修复层和润滑膜与金属结合渗透性较差，难以形成持久的保护。本发明创造性地纳米铼钼合金和石墨烯为原料制成复合润滑油添加剂，有效解决了上述问题。本发明选择的原料为性能优异的石墨烯和纳米铼钼合金。石墨烯中每个碳原子以sp2杂化，形成独特的二维六角蜂窝状的晶格结构，具有超强的导电、导热、润滑、耐腐性能，超大的比表面积和单层结构使石墨烯极易进入接触面，减少了粗糙表面的直接接触，具有极低的摩擦系数，同时超强的结构和热稳定性，使石墨烯产品具有在高温下仍保持其基本性能不变，尤其是在高温的环境下，其优异的润滑性、耐磨性、抗氧化性能在润滑油的使用中得以极好的体现。纳米铼钼合金是以钼为基添加2-5%铼的钼合金，通过铼加入钼，可改善钼的塑性和提高钼的强度，属固溶强化型合金，由于铼质地柔软，因此具有良好的拉伸强度和延展性。本发明首先利用过氧化氢溶液喷洒纳米铼钼合金粉表面，使纳米铼钼合金粉微湿润并静置处理，纳米铼钼合金粉表面出现缺陷；喷洒润湿过程中要严格控制过氧化氢溶液的用量为米铼钼合金粉质量的1-2%，目的是只对合金粉的表面产生一定的缺陷，便于后续制备过程中氧化石墨烯的包覆，而过多的用量会导致纳米铼钼合金的合金破坏，影响抗磨减摩、修复效果。进一步的，将表面缺陷的纳米铼钼合金粉和表面活性剂加入氧化石墨烯的乙醇分散液中，超声分散，使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面，同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，在乙醇蒸汽环境下氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，进而包覆在纳米铼钼合金粉的表面，再经均质机分散和喷射干燥，即可得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉。更进一步的，将石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉与二硫代氨基甲酸盐、双酚抗氧剂、磷酸酯分散均匀得到纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。本发明得到的纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂不同于直接将石墨烯添加在润滑油，通过石墨烯包覆纳米铼钼合金，利用铼质地柔软和良好延展性的特点，可使石墨烯在金属件表面结合形成牢固的润滑膜和修复膜；同时，纳米铼钼合金在载荷下具有舒展能力，容易与石墨烯在金属表面形成具有极佳抗磨性能的保护层，并且在高载荷和高温条件下均能避免老化或破坏。现有的润滑油在高载荷工作中难以形成耐久性的润滑膜和修复膜，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂，将氧化石墨烯分散在乙醇得到氧化石墨烯的乙醇水分散液；利用过氧化氢溶液喷洒纳米铼钼合金粉表面，使纳米铼钼合金粉微湿润，静置使纳米铼钼合金粉表面出现缺陷，然后加入氧化石墨烯的乙醇水分散液，加入表面活性剂，超声分散使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面；在超声分散的同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，在乙醇蒸汽环境氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，从而包覆在纳米铼钼合金粉的表面；将处理的物料经均质机分散、喷射干燥，得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉，进一步加入二硫代氨基甲酸盐、双酚抗氧剂、磷酸酯分散均匀，得到一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。本发明提供的纳米铼钼合金-石墨烯不但具有良好的润滑性和抗磨性，而且在高载荷时石墨烯铺展在金属件表面，保护金属表面并修复金属件微缺陷，同时纳米铼钼合金可与石墨烯在金属表面形成具有极佳抗磨性能的保护层。本发明提出一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、本发明得到的纳米铼钼合金-石墨烯复合材料是将氧化石墨烯还原包覆在纳米铼钼合金表面，形成由石墨烯包覆铼钼合金的结构，不但具有良好的润滑性和抗磨性，而且在高载荷时石墨烯铺展在金属件表面，保护金属表面并修复金属件微缺陷。2、本发明的纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂用于润滑油时，不同于直接将石墨烯添加在润滑油，主要通过石墨烯包覆纳米铼钼合金，由于铼质地柔软，促使石墨烯在金属件表面结合，形成牢固的润滑膜和修复膜。同时，纳米铼钼合金在载荷下具有舒展能力，容易与石墨烯在金属表面形成具有极佳抗磨性能的保护层。附图说明图1：本发明得到的纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂的结构示意图；其中：1-石墨烯层；2-纳米铼钼合金。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。实施例1（1）将氧化石墨烯加入乙醇中，分散均匀，得到浓度为10%的氧化石墨烯的乙醇分散液；（2）将质量浓度为35%的过氧化氢溶液喷洒到纳米铼钼合金粉表面，过氧化氢溶液的用量为纳米铼钼合金粉质量的1.5%，使纳米铼钼合金粉微湿润，然后静置处理2.5h，使纳米铼钼合金粉表面出现缺陷，得到表面缺陷的纳米铼钼合金粉；（3）将32.5kg表面缺陷的纳米铼钼合金粉加入100kg氧化石墨烯的乙醇分散液中，然后加入2kg十二烷基苯磺酸钠，以功率为800w、频率为25khz超声分散25min，使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面，在超声分散的同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，使得氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，并包覆在纳米铼钼合金粉的表面，得到处理的物料；（4）将处理的物料加入均质，以压力为15mpa均质分散2h，然后喷射干燥，得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉；（5）将25kg石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉与2kg二硫代氨基甲酸铜、2.5kg双酚抗氧剂、3kg磷酸酯分散均匀，即可得到一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。实施例2（1）将氧化石墨烯加入乙醇中，分散均匀，得到浓度为8%的氧化石墨烯的乙醇分散液；（2）将质量浓度为32%的过氧化氢溶液喷洒到纳米铼钼合金粉表面，过氧化氢溶液的用量为纳米铼钼合金粉质量的1.2%，使纳米铼钼合金粉微湿润，然后静置处理2h，使纳米铼钼合金粉表面出现缺陷，得到表面缺陷的纳米铼钼合金粉；（3）将31kg表面缺陷的纳米铼钼合金粉加入100kg氧化石墨烯的乙醇分散液中，然后加入1.5kg十二烷基苯磺酸钠，以功率为760w、频率为22khz超声分散28min，使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面，在超声分散的同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，使得氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，并包覆在纳米铼钼合金粉的表面，得到处理的物料；（4）将处理的物料加入均质，以压力为12mpa均质分散2.5h，然后喷射干燥，得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉；（5）将23kg石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉与2.5kg二硫代氨基甲酸锌、3kg双酚抗氧剂、3.5kg磷酸酯分散均匀，即可得到一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。实施例3（1）将氧化石墨烯加入乙醇中，分散均匀，得到浓度为12%的氧化石墨烯的乙醇分散液；（2）将质量浓度为38%的过氧化氢溶液喷洒到纳米铼钼合金粉表面，过氧化氢溶液的用量为纳米铼钼合金粉质量的1.8%，使纳米铼钼合金粉微湿润，然后静置处理3h，使纳米铼钼合金粉表面出现缺陷，得到表面缺陷的纳米铼钼合金粉；（3）将34kg表面缺陷的纳米铼钼合金粉加入100kg氧化石墨烯的乙醇分散液中，然后加入2.5kg十二烷基苯磺酸钠，以功率为840w、频率为28khz超声分散22min，使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面，在超声分散的同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，使得氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，并包覆在纳米铼钼合金粉的表面，得到处理的物料；（4）将处理的物料加入均质，以压力为18mpa均质分散1.5h，然后喷射干燥，得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉；（5）将28kg石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉与1.5kg二硫代氨基甲酸镉、2kg双酚抗氧剂、3.5kg磷酸酯分散均匀，即可得到一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。实施例4（1）将氧化石墨烯加入乙醇中，分散均匀，得到浓度为5%的氧化石墨烯的乙醇分散液；（2）将质量浓度为30%的过氧化氢溶液喷洒到纳米铼钼合金粉表面，过氧化氢溶液的用量为纳米铼钼合金粉质量的1%，使纳米铼钼合金粉微湿润，然后静置处理2h，使纳米铼钼合金粉表面出现缺陷，得到表面缺陷的纳米铼钼合金粉；（3）将30kg表面缺陷的纳米铼钼合金粉加入100kg氧化石墨烯的乙醇分散液中，然后加入1kg十二烷基苯磺酸钠，以功率为750w、频率为20khz超声分散30min，使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面，在超声分散的同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，使得氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，并包覆在纳米铼钼合金粉的表面，得到处理的物料；（4）将处理的物料加入均质，以压力为10mpa均质分散3h，然后喷射干燥，得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉；（5）将20kg石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉与3kg二硫代氨基甲酸铜、4kg双酚抗氧剂、4kg磷酸酯分散均匀，即可得到一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。实施例5（1）将氧化石墨烯加入乙醇中，分散均匀，得到浓度为15%的氧化石墨烯的乙醇分散液；（2）将质量浓度为40%的过氧化氢溶液喷洒到纳米铼钼合金粉表面，过氧化氢溶液的用量为纳米铼钼合金粉质量的2%，使纳米铼钼合金粉微湿润，然后静置处理3h，使纳米铼钼合金粉表面出现缺陷，得到表面缺陷的纳米铼钼合金粉；（3）将35kg表面缺陷的纳米铼钼合金粉加入100kg氧化石墨烯的乙醇分散液中，然后加入3kg十二烷基苯磺酸钠，以功率为850w、频率为30khz超声分散20min，使氧化石墨烯分散在纳米铼钼合金粉表面，在超声分散的同时将分散液加热至产生乙醇蒸汽，使得氧化石墨烯逐步还原为石墨稀，并包覆在纳米铼钼合金粉的表面，得到处理的物料；（4）将处理的物料加入均质，以压力为20mpa均质分散1h，然后喷射干燥，得到石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉；（5）将30kg石墨烯包覆的纳米铼钼合金粉与1kg二硫代氨基甲酸锌、1kg双酚抗氧剂、2kg磷酸酯分散均匀，即可得到一种纳米铼钼合金-石墨烯复合润滑油添加剂。对比例1对比例1与实施例1相比，直接采用纳米铼钼合金粉直接与石墨烯以质量比例为10：3复合，其他与实施例1完全一致。测试方法：润滑剂承载能力测试：将本发明实施例1-5和对比例1制得的复合润滑油添加剂按照如下配方（质量百分比）配制润滑油：150sn为50%，500sn为44%，ocp为5.5%，润滑油添加剂为0.5%，同时以未加润滑油添加剂的基础油为参比样；参照《润滑剂承载能力测定法》（gb/t3142-2019）标准，将实施例、对比例的润滑油添加剂配制的润滑油以及参比样的润滑油进行四球摩擦磨试验，测试润滑油的最大无卡咬负荷pb和烧结负荷pd值。测试结果如表1所示。表1：性能指标pb（n）pd（n）实施例17902680实施例27852670实施例37952685实施例47752660实施例58002700对比例15502010参比样4201600由表1可见，本发明实施例1-5制得的润滑油添加剂配制的润滑油在进行四球摩擦磨试验时，最大无卡咬负荷和烧结负荷相比对比例1的较高，表现出良好的抗磨性、润滑性和耐久性。由于对比例1的润滑油添加剂是纳米铼钼合金粉与石墨烯的简单复合，结合性差，无法有效发挥持久的润滑和抗磨作用。而参比样未添加任何添加剂，因此润滑性和抗磨性最差。当前第1页12