一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，屬于潤滑油領域。
【背景技術】
[0002] 潤滑油主要用于減少運動部件表面間的摩擦，具有潤滑作用，同時對機器設備還 具有防銹、防腐、絕緣、功率傳送、冷卻、密封、清洗雜質和緩沖等功能，是一類在機械工業、 汽車工業、精密儀器、電力工業、冶金工業、模具制造與應用工業、鋼鐵工業、機床工業等工 業領域不可或缺的化工產品，在上述工業領域具有重要的作用。隨著工業的飛速發展，裝備 技術的不斷提升，我國對各種潤滑油產品的需求量持續增長，且已成為全球第二大潤滑油 市場。在潤滑油需求量不斷上升的同時，也要求潤滑油產品質量不斷提高。因此，具有多功 能的新型潤滑劑已成為研宄熱點。
[0003] 具有抗磨和自修復功能的抗磨納米潤滑油添加劑是近年來國內外研宄熱點之一。 納米金屬粉體如納米鋅粉備受關注。一方面，納米鋅粉具有優異的極壓、抗磨和環境友好性 等特性，可在器件摩擦表面形成潤滑膜；另一方面，納米鋅粉顆粒在摩擦界面之間可以自由 滾動，具有微軸承的作用。因此，納米鋅粉作為新型潤滑油添加劑添加到潤滑油中，可以大 大提高了相互摩擦表面的潤滑性能，大幅度降低摩擦系數，顯著提高潤滑作用，進而提高機 械設備的有效動力，延長機械設備的使用壽命，降低機械設備的運轉能耗。但納米鋅粉在潤 滑油中的分散穩定性和熱穩定性是目前的一個難題。
[0004] 離子液體具有：蒸汽壓極低或"零"蒸汽壓、揮發性小或幾乎無揮發性；熔點低（可 在-KKTC以下）；液程寬（可在200°C以上）；熱穩定性優異；電化學窗口寬；導電性和導熱 性好；靜電場強；結構可設計性強，可根據實際需要設計合成某一結構的離子液體；選擇性 溶解能力強，既有可溶解有機物的離子液體，也有可溶解無機物的離子液體，還有可同時溶 解有機物和無機物的離子液體等特點。由于離子液體具有上述獨特性能而備受關注，它已 被廣泛應用于化學研宄的各個領域中。目前，離子液體在聚合反應、選擇性烷基化和胺化反 應、酰基化反應、酯化反應、化學鍵的重排反應、室溫和常壓下的催化加氫反應、烯烴的環氧 化反應、電化學合成、支鏈脂肪酸的制備等方面得到應用，并顯示出反應速率快、轉化率高、 反應的選擇性高、催化體系可循環重復使用等優點。同時，離子液體在溶劑萃取、物質的分 離和純化、廢舊高分子化合物的回收、燃料電池、太陽能電池、鋰離子電池、電容器、變壓器、 工業廢氣中二氧化碳的提取、地質樣品的溶解、核燃料和核廢料的分離與處理、用作添加劑 等方面也得到了廣泛的研宄，具有廣泛的應用前景。另外，離子液體憑借其熔點低、難燃、抗 氧化性好和熱穩定性尚等特點，將成為理想、綠色、尚性能新型潤滑劑添加劑。
[0005] 石墨稀是近年來備受關注的納米材料之一。2004年英國曼徹斯特大學的Andre Geim和KonstantinNovoselov教授，成功地從石墨中分離出石墨稀，證實它可以單獨存在 以來，僅僅時隔6年，兩人就因"二維石墨烯材料的開創性實驗"研宄成果，共同獲得2010年 諾貝爾物理學獎，這足以證明石墨烯在材料科學領域具有舉足輕重的地位。
[0006] 石墨烯是一種二維碳材料，是單層石墨烯、雙層石墨烯和少層（3~10層）石墨烯 的統稱。石墨烯能牢牢地附著在金屬表面，石墨烯具有幾乎是完全透明、無毒、化學性能優 異、潤滑性能優異、機械強度大、導熱性優異、導電性能極強、比表面積高達2630m2/g和儲氫 性能優異等特點，使石墨烯在潤滑、微電子、超級計算機、超級電容器、鋰離子電池、燃料電 池、光伏產業、透明電極、印刷電路、傳感器、工業催化、儲能、儲氫和新型石墨烯基復合材料 等領域都有著廣泛的應用。
[0007] 本發明首先以納米鋅粉為原料，通過化學方法和物理方法對納米鋅粉進行改性， 制備易于分散的改性納米鋅粉；其次，以離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯作為新型潤滑油 添加劑，用基礎油、離子液體、改性納米鋅粉、石墨烯和一般潤滑油添加劑（一般添加劑為 清凈劑、分散劑、防腐劑、極壓抗磨劑、油性劑、抗氧劑、粘度指數改進劑、防銹劑、降凝劑和 抗泡劑）復配得到含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物。本發明將為機械 工業、汽車工業、精密儀器、電力工業、冶金工業、模具制造與應用工業、鋼鐵工業、機床工業 等工業領域提供一種性能優異的潤滑油產品，具有重要的實際意義。目前，國內、外關于同 時使用基礎油、離子液體、改性納米鋅粉、石墨烯和一般潤滑油添加劑復配得到潤滑油產品 的研宄和技術鮮見報道。

【發明內容】

[0008] 本發明所述的一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，提供一種以納米鋅粉為原料，通過化學方法和物理方法對納米鋅粉進行改性，制備易于 分散的改性納米鋅粉；再以離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯作為新型潤滑油添加劑，用基 礎油、離子液體、改性納米鋅粉、石墨烯和一般潤滑油添加劑（一般添加劑為清凈劑、分散 劑、防腐劑、極壓抗磨劑、油性劑、抗氧劑、粘度指數改進劑、防銹劑、降凝劑和抗泡劑）復配 得到含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的方法，該方法生產工藝簡單易 行，設備投資小，能耗低，無環境污染，有利于推廣應用。
[0009] 本發明所述的一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，所制得的含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物可廣泛應用于機械工業、 汽車工業、精密儀器、電力工業、冶金工業、模具制造與應用工業、鋼鐵工業、機床工業等工 業領域，具有廣闊的應用前景。
[0010] 本發明所述的一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，采用如下技術方案：
[0011] 1、改性納米鋅粉的制備：按照納米鋅粉、硫醇、陽離子表面活性劑、緩蝕劑、絡合 劑與去離子水的質量百分比為（0.001%~85%) : (0.00001%~85%) : (0.001%~ 35%) : (0.001%~25%) : (0.001%~15%) : (0.001%~98%)的比例，依次將硫 醇、陽離子表面活性劑、緩蝕劑和絡合劑加入去離子水中，在頻率為20kHz~1MHz、功率為 30W~15kW的超聲波分散作用下，攪拌0.lh~1.Oh后，再加入納米鋅粉，進一步在頻率為 20kHz~1MHz、功率為30W~15kW的超聲波分散作用下，攪拌反應0.lh~20. 0h，然后依次 經過離心分離、去離子水洗滌、離心分離、真空干燥、研磨和過篩工藝過程得到改性納米鋅 粉，制得的改性納米鋅粉備用；
[0012]2、潤滑油組合物的制備：按照離子液體、改性納米鋅粉、石墨烯、清凈劑、分 散劑、防腐劑、極壓抗磨劑、油性劑、抗氧劑、粘度指數改進劑、防銹劑、降凝劑、抗泡劑 與基礎油的質量百分比為（0.00001 %~85%) : (0.001 %~65%) : (0.001 %~ 65%) : (0.001 %~35%) : (0.001 %~25%) : (0.001 %~15%) : (0.001 %~ 15%) : (0.001 %~15%) : (0.001 %~15%) : (0.001 %~35%) : (0.001 %~ 15%) : (0.001%~15%) : (0.001%~15%) : (0.001%~98%)的比例，將離子液 體、改性納米鋅粉、石墨稀、清凈劑、分散劑、防腐劑、極壓抗磨劑、油性劑、抗氧劑、粘度指數 改進劑、防銹劑、降凝劑、抗泡劑和基礎油混合并攪拌均勻，即可制備得到含離子液體、改性 納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物。
[0013] 本發明所述的一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，其顯著的特點之一是：使用兩種及兩種以上碳鏈長短不同、分子截面積不同的硫醇改性 納米鋅粉時，可以使在納米鋅粉表面生成的一層硫醇鋅更加致密，有利于提高納米鋅粉的 分散能力。
[0014] 本發明所述的一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，其顯著的特點之二是：改性納米鋅粉時，同時使用硫醇和緩蝕劑，可以在納米鋅粉表面 生成一層硫醇鋅的同時，還可在納米鋅粉表面吸附苯并三氮唑或苯并三氮唑衍生物，有利 于進一步提高納米鋅粉的分散能力，顯著增強了納米鋅粉在潤滑油中分散穩定性、熱穩定 性和耐氧化性能，解決了目前納米鋅粉分散難、熱穩定性差和耐氧化性能差的難題。
[0015] 本發明所述的一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，其顯著的特點之三是：潤滑油中添加改性納米鋅粉后，可以大大提高了相互摩擦表面的 潤滑性能，大幅度降低摩擦系數，顯著提高潤滑作用，進而提高機械設備的有效動力，延長 機械設備的使用壽命，降低機械設備的運轉能耗。
[0016] 本發明所述的一種含離子液體、改性納米鋅粉和石墨烯的潤滑油組合物的制備方 法，其顯著的