一种基于石墨烯强化的液-固混合润滑剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于石墨烯强化的液‑固混合润滑剂及其制备方法。所述润滑剂的组成原料及其质量百分配比为：聚磷酸盐10%‑15%，石墨烯0.005%‑0.015%，磷酸二氢钠5%‑10%，去离子水75%‑85%；该润滑剂的制备方法为：首先将磷酸二氢钠溶于去离子水得到初级溶液，再将聚磷酸盐溶于初级溶液中，最后加入石墨烯水分散液，超声波振荡后得到成品。本发明专利技术的润滑剂具有承载能力的自适应性、优异的减摩抗磨性，以及良好的热稳定性和高温耐磨持久性，同时对基底的腐蚀性极低，绿色无污染，具有很大的市场竞争力。

A liquid graphene based on the strengthening of solid mixing lubricant and preparation method thereof

The invention discloses a liquid graphene based on the strengthening of solid mixing lubricant and preparation method thereof. The lubricant composition of raw materials and quality percentages: 10% polyphosphate 15%, graphene 0.005% 0.015%, 5% 10% deionized water, sodium dihydrogen phosphate, 75% 85%; the method for preparing lubricant: firstly, sodium dihydrogen phosphate dissolved in deionized water to obtain the primary solution, and then the poly phosphate dissolved in primary solution finally, adding graphene dispersion, ultrasonic oscillation to be finished after. Antifriction adaptive, the lubricant of the invention has excellent bearing capacity, and good thermal stability and high temperature wear durability, and corrosion resistance of the substrate is extremely low, pollution-free, has great market competitiveness.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高温润滑剂
，具体涉及一种基于石墨烯强化的液-固混合润滑剂及其制备方法。
技术介绍
在金属热加工如热轧生产工艺过程中，高温(>650℃)、高压(>2GPa)、高速(>10m/s)并存的条件下，润滑剂的润滑性能取决于润滑剂自身的热稳定性及其物理化学吸附特性。严苛的使用条件及润滑剂在此条件下自身的不确定性，对高温润滑剂提出了更高的要求。多聚磷酸盐在高温摩擦界面可以形成边界润滑膜，表现出良好的自适应润滑效果，同时与氧化铁皮发生摩擦化学反应，从而形成兼具抗氧化、降低摩擦磨损以及改善接触表面质量的层状润滑膜结构。但是，随着摩擦时间的延长，该类润滑剂的耐磨特性表现出逐渐减弱的趋势，这为多聚磷酸盐高温润滑剂的工业应用提出了新的挑战。石墨烯是目前已知材料中强度最高、韧性最好、重量最轻的二维纳米晶体材料，具有高稳定性(熔点3850℃)，极大的表面比(厚度为0.34nm)，在节约成本和性能方面占据着巨大的优势。此外，石墨烯在摩擦界面可形成有效的抗腐蚀润滑膜。多聚磷酸盐在高温下所形成的自适应润滑层可有效改善传统液体润滑的不稳定性，而石墨烯作为强化剂有望在克服多聚磷酸盐润滑剂的高温耐磨持久性的同时，仍然保持其润滑自适应性。如将基于石墨烯强化的多聚磷酸盐的自适应润滑特性合理的应用于高温摩擦润滑环境下，未来将会给热轧等高温金属塑性加工、高温轴承接触界面润滑等领域的应用带来巨大的经济效益，并达到高效绿色的应用效果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于石墨烯强化的液-固混合润滑剂及其制备方法，所述液-固混合润滑剂包括5.0-10.0％聚磷酸盐、0.005-0.015％石墨烯、5.0-10.0％磷酸二氢钠和80.0-90.0％去离子水；进一步地，所述聚磷酸盐由聚磷酸钾和聚磷酸钠以质量比2:1混合所得，所述聚磷酸钾包括焦磷酸钾、三聚磷酸钾和偏磷酸钾，所述聚磷酸钠包括焦磷酸钠和三聚磷酸钠；进一步地，所述石墨烯以石墨烯水分散液的形式加入到溶液中，其中稳定分散的石墨烯片层状碎片的厚度约为50nm；进一步地，所述石墨烯的结构分子式如下：进一步地，一种基于石墨烯强化的液-固混合润滑剂的制备方法；进一步地，所述方法包括以下步骤：1)将磷酸二氢钠溶于35℃-55℃的去离子水得到初级溶液；2)常温下将聚磷酸盐溶于初级溶液中，搅拌均匀；3)将石墨烯水分散液加入到溶液中，再对其进行水浴超声波分散60分钟，得到润滑剂成品；本专利技术的有益效果如下：1)三聚磷酸钾/钠等多聚磷酸盐在高温摩擦界面易吸附形成边界润滑膜，表现出良好的自适应润滑效果，同时与氧化铁皮发生摩擦化学反应，从而形成兼具抗氧化、降低摩擦磨损以及改善接触表面质量的层状润滑膜结构；2)在摩擦过程中，多聚磷酸盐与金属表面的氧化铁皮发生摩擦化学反应从而形成兼具抗氧化、降低摩擦磨损以及改善接触表面质量的层状润滑膜结构，具有良好的高温自适应润滑性能，表现为自适应的承载能力、温度适应能力及降低摩擦磨损能力；3)含多聚磷酸盐润滑剂的抗磨减摩性能，与传统润滑剂相比，摩擦系数大幅减小；4)制备此液-固体混合润滑剂的制备方法非常简单易行，且石墨烯用量极微，极大的降低了润滑成本；5)对摩擦基底的腐蚀性很小，且对环境不会造成污染，是高效环保的绿色润滑剂。附图说明图1为干摩擦后用表面粗糙度仪测量出的钢盘的线轮廓扫描图；图2为使用实施例1所制备的润滑剂进行摩擦试验后用表面粗糙度仪测量出的钢盘的线轮廓扫描图；图3为使用实施例2所制备的润滑剂进行摩擦试验后用表面粗糙度仪测量出的钢盘的线轮廓扫描图；图4为使用实施例3所制备的润滑剂进行摩擦试验后用表面粗糙度仪测量出的钢盘的线轮廓扫描图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。下面为本专利技术的举出最佳实施例：如图1-图4所示，本专利技术提供一种基于石墨烯强化的液-固混合润滑剂及其制备方法。所述液-固混合润滑剂包括5.0-10.0％聚磷酸盐、0.005-0.015％石墨烯、5.0-10.0％磷酸二氢钠和80.0-90.0％去离子水，所述聚磷酸盐由聚磷酸钾和聚磷酸钠以质量比2:1混合所得，所述聚磷酸钾包括焦磷酸钾、三聚磷酸钾和偏磷酸钾，所述聚磷酸钠包括焦磷酸钠和三聚磷酸钠，所述石墨烯以石墨烯水分散液的形式加入到溶液中，其中稳定分散的石墨烯片层状碎片的厚度约为50nm，所述石墨烯的结构分子式如下：一种基于石墨烯强化的液-固混合润滑剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将磷酸二氢钠溶于35℃-55℃的去离子水得到初级溶液；2)常温下将聚磷酸盐溶于初级溶液中，搅拌均匀；3)将石墨烯水分散液加入到溶液中，再对其进行水浴超声波分散60分钟，得到润滑剂成品。实施例1：实施例1配方见下表：按上表各组分重量配比：将59.95g磷酸二氢钠溶于790.0g温度为40℃的恒温水中，得到初级溶液，再于常温下将30.0g焦磷酸钾、40.0g三聚磷酸钾、30.0g偏磷酸钾与20.0g焦磷酸钾、30.0g三聚磷酸钠混合均匀溶于初级溶液中，搅拌20分钟，然后将浓度为10mg/ml的5ml石墨烯水分散液加入溶液中，最后对石墨烯分散液进行水浴超声波分散处理60分钟，得到实施例1的基于石墨烯强化的高温环保型液-固混合润滑剂。实施例2实施例2配方见下表：序号组分名称重量(g)1三聚磷酸钾100.02三聚磷酸钠30.03石墨烯0.054磷酸二氢钠69.955去离子水800.0按上表各组分重量配比：将69.95g磷酸二氢钠溶于800.0g温度为40℃的恒温水中，得到初级溶液，再于常温下将100.0g三聚磷酸钾与30.0g三聚磷酸钠混合均匀溶于初级溶液中，搅拌20分钟，然后将浓度为10mg/ml的5ml石墨烯水分散液加入溶液中，最后对石墨烯分散液进行水浴超声波分散处理60分钟，得到实施例2的基于石墨烯强化的高温环保型液-固混合润滑剂。实施例3实施例3配方见下表：序号组分名称重量(g)1三聚磷酸钾100.02三聚磷酸钠30.03石墨烯0.154磷酸二氢钠69.855去离子水800.0按上表各组分重量配比：将69.85g磷酸二氢钠溶于800.0g温度为40℃的恒温水中，得到初级溶液，再于常温下将100.0g三聚磷酸钾与30.0g三聚磷酸钠混合均匀溶于初级溶液中，搅拌20分钟，然后将浓度为10mg/ml的5ml石墨烯水分散液加入溶液中，最后对石墨烯分散液进行水浴超声波分散处理60分钟，得到实施例3的基于石墨烯强化的高温环保型液-固混合润滑剂。实例1-3中所制备的润滑剂的摩擦特性采用UMT-2MT型摩擦试验机进行检测，采用球-盘旋转式摩擦副磨损形式。实验条件为：上试球为直径9.5mm的高铬钢球，下试样为直径55mm，高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯强化的液‑固混合润滑剂，其特征在于，所述液‑固混合润滑剂包括5.0‑10.0％聚磷酸盐、0.005‑0.015％石墨烯、5.0‑10.0％磷酸二氢钠和80.0‑90.0％去离子水。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯强化的液-固混合润滑剂，其特征在于，所述液-固混合润滑剂包括5.0-10.0％聚磷酸盐、0.005-0.015％石墨烯、5.0-10.0％磷酸二氢钠和80.0-90.0％去离子水。2.根据权利要求1所述的液-固混合润滑剂，其特征在于，所述聚磷酸盐由聚磷酸钾和聚磷酸钠以质量比2:1混合所得，所述聚磷酸钾包括焦磷酸钾、三聚磷酸钾和偏磷酸钾，所述聚磷酸钠包括焦磷酸钠和三聚磷酸钠。3.根据权利要求1所述的液-固混合润滑剂，其特征在于，所述石墨烯以石墨烯水分散液...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔宁，刘珊珊，张杰，李洪波，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11