本發(fā)明涉及抗磨劑，尤其涉及一種生物基改性石墨烯、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、生物基基礎(chǔ)油由生物基原料制成，原料來(lái)源可再生可持續(xù)。相比于傳統(tǒng)礦物基礎(chǔ)油，生物基基礎(chǔ)油具有更少的排放、更好的生物可降解性、更高的潤(rùn)滑性、更低的活潑性、更好的皮膚相容性、更高的粘度指數(shù)和更好的安全性。

2、石墨烯作為一種新型納米材料，具有優(yōu)異的機(jī)械抗磨性能、化學(xué)穩(wěn)定性和生物兼容性等優(yōu)點(diǎn)，是一種重要的摩擦改進(jìn)劑、極壓劑。石墨烯分散于各種潤(rùn)滑劑中，使?jié)櫥考幱诰徍凸r下，在摩擦表面形成一種具有減摩、抗磨作用的物理、能吸附界面快速形成油膜，達(dá)到潤(rùn)滑減摩的效果。石墨烯不僅具有優(yōu)異的減摩抗磨性能，而且具有較好的極壓抗磨性和抗氧化性，在內(nèi)燃機(jī)油、潤(rùn)滑脂等潤(rùn)滑劑中具有良好的應(yīng)用前景。

3、抗磨劑是一種潤(rùn)滑油添加劑，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)磨損、增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率，又被稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)養(yǎng)護(hù)劑或強(qiáng)力修復(fù)劑，能延長(zhǎng)機(jī)油的使用壽命，節(jié)省燃油，提升動(dòng)力。生物基基礎(chǔ)油和石墨烯各自的特性決定了它們?cè)诳鼓╊I(lǐng)域有廣大的應(yīng)用前景。

4、然而現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)對(duì)石墨烯進(jìn)行柔性鏈段改性處理，并將其分散在潤(rùn)滑劑中進(jìn)行抗磨潤(rùn)滑的應(yīng)用時(shí)，抗磨性能仍有待提高，且易產(chǎn)生對(duì)金屬表面的腐蝕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種生物基改性石墨烯、其制備方法及應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種生物基改性石墨烯，其包括依次相接的石墨烯、連接基團(tuán)以及修飾基團(tuán)，所述修飾基團(tuán)包括生物基脂肪酸基，所述連接基團(tuán)源自多胺化合物，且所述多胺化合物的不同胺基分別與氧化石墨烯表面的環(huán)氧基和/或羧基反應(yīng)形成與石墨烯的連接，以及與生物基脂肪酸酯反應(yīng)形成與修飾基團(tuán)的連接。

4、第二方面，本發(fā)明還提供一種上述生物基改性石墨烯的制備方法，其包括：

5、使氧化石墨烯、生物基基礎(chǔ)油、多胺化合物充分混合形成改性反應(yīng)體系，其中所述生物基基礎(chǔ)油為生物基脂肪酸酯；

6、使所述改性反應(yīng)體系發(fā)生反應(yīng)，獲得生物基改性石墨烯。

7、第三方面，本發(fā)明還提供一種石墨烯生物基抗磨劑，其包括生物基基礎(chǔ)油、石蠟基基礎(chǔ)油、上述生物基改性石墨烯以及選定助劑。

8、第四方面，本發(fā)明還提供上述石墨烯生物基抗磨劑在金屬表面潤(rùn)滑中的應(yīng)用，更具體為作為發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油添加劑的應(yīng)用。

9、基于上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括：

10、1、本發(fā)明所提供的生物基改性石墨烯經(jīng)過(guò)生物基脂肪酸酯通過(guò)多胺化合物的接枝改性，不僅能夠起到提高接枝率，進(jìn)而提高修飾基團(tuán)的數(shù)目的作用，還可以使其表面能與生物基基礎(chǔ)油本身的表面能相接近，進(jìn)而使其在生物基基礎(chǔ)油中可以長(zhǎng)期穩(wěn)定分散，同時(shí)在分散劑的作用下進(jìn)一步提升分散效果，使抗磨劑能充分發(fā)揮石墨烯的潤(rùn)滑性能且具有優(yōu)異的長(zhǎng)效性。

11、2、本發(fā)明中，石墨烯接枝改性，使其對(duì)金屬表面的親和性大大提高，抗磨劑涂覆在摩擦金屬表面，在摩擦金屬表面進(jìn)行高速磨合的瞬間，該生物基改性石墨烯會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)，表面接枝基團(tuán)部分脫落，進(jìn)而牢牢貼覆在金屬表面，并形成一層潤(rùn)滑性能極佳且強(qiáng)度極高的表面膜，起到極壓抗磨減磨的作用。

12、3、本發(fā)明所提供的生物基抗磨劑具有無(wú)腐蝕的特點(diǎn)，不含水分和重金屬雜質(zhì)，具有良好的潤(rùn)滑性，可降低機(jī)件的磨損，延長(zhǎng)抗磨劑使用壽命。生物基基礎(chǔ)油極佳的金屬親和性可以促進(jìn)石墨烯與潤(rùn)滑油迅速形成油膜，該表面油膜吸附在金屬表面，起到極壓抗磨減磨及修復(fù)等功能。

13、上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例說(shuō)明如后。

技術(shù)特征：

1.一種生物基改性石墨烯，其特征在于，包括依次相接的石墨烯、連接基團(tuán)以及修飾基團(tuán)，所述修飾基團(tuán)包括生物基脂肪酸基，所述連接基團(tuán)源自多胺化合物，且所述多胺化合物的不同胺基分別與氧化石墨烯表面的環(huán)氧基和/或羧基反應(yīng)形成與石墨烯的連接，以及與生物基脂肪酸酯反應(yīng)形成與修飾基團(tuán)的連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物基改性石墨烯，其特征在于，所述多胺化合物包括乙二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺，多乙烯多胺，氨乙基哌嗪，聚醚胺，羥乙基乙二胺中的任意一種或兩種以上的組合；

3.權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的生物基改性石墨烯的制備方法，其特征在于，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述改性反應(yīng)體系中，以所述氧化石墨烯為1質(zhì)量份，生物基基礎(chǔ)油的添加量為10-50質(zhì)量份，多胺化合物的添加量為1-5質(zhì)量份。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述改性反應(yīng)體系中還含有第一分散劑；

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，具體包括：

7.一種石墨烯生物基抗磨劑，其特征在于，包括生物基基礎(chǔ)油、石蠟基基礎(chǔ)油、權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的生物基改性石墨烯以及選定助劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨烯生物基抗磨劑，其特征在于，以質(zhì)量份計(jì)，所述石墨烯生物基抗磨劑包含5-10份的生物基改性石墨烯、20-40份的生物基基礎(chǔ)油，以及40-60份的石蠟基基礎(chǔ)油。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨烯生物基抗磨劑，其特征在于，所述選定助劑包括抗氧劑、防銹劑以及第二分散劑；

10.權(quán)利要求7-9中任意一項(xiàng)所述的石墨烯生物基抗磨劑在金屬表面潤(rùn)滑中的應(yīng)用；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物基改性石墨烯、其制備方法及應(yīng)用。所述生物基改性石墨烯包括依次相接的石墨烯、連接基團(tuán)以及修飾基團(tuán)，修飾基團(tuán)包括生物基脂肪酸基，連接基團(tuán)源自多胺化合物，不同胺基分別與氧化石墨烯表面的環(huán)氧基和/或羧基反應(yīng)形成與石墨烯的連接，以及與生物基脂肪酸酯反應(yīng)形成與修飾基團(tuán)的連接。所述制備方法包括：使氧化石墨烯、生物基脂肪酸酯、多胺化合物形成改性反應(yīng)體系；發(fā)生反應(yīng)，獲得生物基改性石墨烯。本發(fā)明所提供的生物基改性石墨烯經(jīng)過(guò)生物基脂肪酸酯通過(guò)多胺化合物的接枝改性，具有優(yōu)異的長(zhǎng)效性；且具有優(yōu)異的金屬表面親和性，能夠顯著縮短減磨起效時(shí)間；并具有無(wú)腐蝕的特點(diǎn)，可降低機(jī)件的磨損，延長(zhǎng)抗磨劑使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：楊莉,吳洪丁,崔浩業(yè),劉兆平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波石墨烯創(chuàng)新中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10