本發(fā)明涉及潤滑材料，具體涉及一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料及其制備方法及用途。

背景技術(shù)：

1、潤滑是減少摩擦能耗和廢氣排放的有效策略。液體潤滑劑將粗糙度之間的直接接觸轉(zhuǎn)化為潤滑劑內(nèi)的層間流動，從而有效改善摩擦學(xué)性能。然而，在極端工況下，發(fā)動機(jī)低速運轉(zhuǎn)、車輛啟停階段等，單一液體潤滑劑無法完全分離摩擦副，局部接觸使?jié)櫥到y(tǒng)處于邊界潤滑狀態(tài)，導(dǎo)致機(jī)械部件摩擦性能下降。固液兩相潤滑很好地解決了這一問題。但是，固液兩相潤滑原料還停留在簡單的機(jī)械混合方式上，這限制了原料之間的協(xié)同潤滑作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料及其制備方法及用途，其具有極強(qiáng)抗磨損能力。

2、在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述納米材料包括以下重量份的組分：石墨烯10～20份、富勒烯1～10份、烷基胺40～60份。

3、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

4、在本發(fā)明的一些實施例中，所述烷基胺為1,5-戊烷二胺、1,6-己烷二胺、1,7-庚烷二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬烷二胺、1,10-葵烷二胺、1,11-十一烷二胺和1,12-十二烷二胺中的一種或多種。

5、在本發(fā)明的一些實施例中，所述富勒烯為c20、c40、c60和c70中的一種或多種。

6、在本發(fā)明的一些實施例中，所述石墨烯為還原氧化石墨烯、膨脹石墨、電化學(xué)剝離石墨烯中的一種。

7、在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括以下步驟：將石墨烯加入到溶劑中，再加入富勒烯，超聲分散，之后加入烷基胺，于反應(yīng)溫度加熱攪拌，反應(yīng)完成后離心過濾，即得所述三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料。

8、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料的制備方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

9、在本發(fā)明的一些實施例中，所述溶劑為乙腈、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺和石油醚中的一種或多種。

10、在本發(fā)明的一些實施例中，所述反應(yīng)溫度為50～70℃，反應(yīng)時間為4～8小時。

11、在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述油基潤滑劑包括以下重量份組分：基礎(chǔ)油10～60份、油基添加劑0.1～5份，其中，所述油基添加劑為權(quán)利要求1-4所述的三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料。

12、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的一種含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

13、在本發(fā)明的一些實施例中，所述基礎(chǔ)油為指聚α烯烴油、正甲基硅油、液體石蠟和葵二酸二辛脂的一種或多種。

14、在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，包括以下步驟：取油基添加劑、基礎(chǔ)油混合均勻，即得所述含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、1、本發(fā)明通過單層石墨烯go與氨基反應(yīng)，使得單層結(jié)構(gòu)巧妙轉(zhuǎn)變?yōu)樯賹咏Y(jié)構(gòu)，同時在合成過程中引入富勒烯，合成了一種具有極強(qiáng)抗磨損能力的油溶性“三明治”結(jié)構(gòu)的納米潤滑添加劑。

17、2、本發(fā)明中三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料在基礎(chǔ)油中分散穩(wěn)定性強(qiáng)，靜置三個月無明顯分層現(xiàn)象，其作為潤滑油添加劑，可顯著提高油基潤滑劑的潤滑性能，表現(xiàn)為小的摩擦系數(shù)和磨損截面積。

18、3、相對于其他固體潤滑添加劑，本發(fā)明無毒安全，制備方法簡單，合成步驟短，承載和抗磨損能力極佳，可以應(yīng)對各種極端條件下的潤滑工況。

19、4、石墨烯和富勒烯吸附在金屬表面，使得摩擦副從鋼/鋼轉(zhuǎn)變?yōu)槭?石墨烯，阻隔了金屬之間的直接接觸，降低金屬摩擦副之間的磨損，降低幅度達(dá)98％以上；另一方面，石墨烯層之間的范德華力較弱，這使得所需的層剪切力較弱，通過石墨烯層間滑移，使得潤滑體系的摩擦系數(shù)和磨損率降低很多。

20、5、烷基胺中的烷基為c5～12的烷基，采用的碳原子數(shù)能夠使得形成的少層石墨烯層間距遠(yuǎn)大于富勒烯的直徑，使得富勒烯很容易被少層石墨烯捕獲。

技術(shù)特征：

1.一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料，其特征在于，包括以下重量份的組分：石墨烯20～30份、富勒烯1～10份、烷基胺40～60份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料，其特征在于：所述烷基胺為1,5-戊烷二胺、1,6-己烷二胺、1,7-庚烷二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬烷二胺、1,10-葵烷二胺、1,11-十一烷二胺和1,12-十二烷二胺中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料，其特征在于：所述富勒烯為c20、c40、c60和c70中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料，其特征在于：所述石墨烯為還原氧化石墨烯、膨脹石墨、電化學(xué)剝離石墨烯中的一種。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：將石墨烯加入到溶劑中，再加入富勒烯，超聲分散，之后加入烷基胺，于反應(yīng)溫度加熱攪拌，反應(yīng)完成后離心過濾，即得所述三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料的制備方法，其特征在于：所述溶劑為乙腈、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺和石油醚中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料的制備方法，其特征在于：所述反應(yīng)溫度為50～70℃，反應(yīng)時間為4～8小時。

8.一種含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑，其特征在于，包括以下重量份組分：基礎(chǔ)油10～60份、油基添加劑0.1～5份，其中，所述油基添加劑為權(quán)利要求1-4所述的三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑，其特征在于：所述基礎(chǔ)油為指聚α烯烴油、正甲基硅油、液體石蠟和葵二酸二辛脂的一種或多種。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：取油基添加劑、基礎(chǔ)油混合均勻，即得所述含三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯的油基潤滑劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料及其制備方法及用途，所述三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料包括以下重量份的組分：石墨烯20～30份、富勒烯1～10份、烷基胺40～60份。所述制備方法包括以下步驟：將石墨烯加入到溶劑中，再加入富勒烯，超聲分散，之后加入烷基胺，于反應(yīng)溫度加熱攪拌，反應(yīng)完成后離心過濾，即得所述三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料。所述三明治結(jié)構(gòu)的富勒烯/石墨烯納米材料用于制備油基潤滑劑。本發(fā)明所用材料無毒環(huán)保，制備方法簡單，能夠降低金屬摩擦副之間的磨損，降低幅度達(dá)98％以上，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：胡獻(xiàn)國,楊志權(quán),鳳維民,邱峰,宋暉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10