本發(fā)明涉及石墨烯超潤滑性能應(yīng)用，具體為一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的潤滑油雖然在一定程度上滿足了機(jī)械設(shè)備的潤滑需求，但在環(huán)保性能、智能響應(yīng)能力以及應(yīng)對極端工況方面存在明顯不足。常規(guī)潤滑油往往依賴于石油基原料，這些原料不僅資源有限，而且在生產(chǎn)和使用過程中可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，對環(huán)境造成負(fù)擔(dān)。此外，傳統(tǒng)潤滑油在高溫、高壓、極端溫度和重載荷條件下，其潤滑性能、抗磨保護(hù)和穩(wěn)定性往往難以滿足要求。

2、近年來，隨著石墨烯材料的興起，因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，如高熱導(dǎo)率、高機(jī)械強(qiáng)度和良好的界面兼容性，石墨烯被廣泛認(rèn)為是改善潤滑油性能的理想添加劑。然而，如何有效分散石墨烯納米片，以及如何在不破壞其性能的前提下對其進(jìn)行功能化改性，一直是行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油及其制備工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油及其制備工藝，包含：

4、（a）0.5-2%重量比的多層石墨烯納米片，其表面通過原子層沉積技術(shù)（ald）被覆一層厚度可控的金屬氧化物薄膜；

5、（b）97-99.4%重量比的高純度pao合成油；

6、（c）0.1-1%重量比的多功能生物降解添加劑，包含從海洋微生物中提取的新型抗氧化劑和抗磨劑，以及生物聚合物增稠劑；

7、（d）0.01-0.5%重量比的納米級二硫化鉬；

8、（e）0.01-0.1%重量比的納米金剛石粉末；

9、（f）0.001-0.05%重量比的抗菌劑。

10、優(yōu)選的，所述石墨烯納米片的平均厚度小于3nm，且平均直徑在1-3μm之間，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法結(jié)合激光剝離技術(shù)制備。

11、優(yōu)選的，所述金屬氧化物薄膜為二氧化鈦或氧化鋅，其厚度在1-5nm范圍。

12、優(yōu)選的，所述多功能生物降解添加劑中的生物聚合物增稠劑來源于海藻酸鈉。

13、本發(fā)明還保護(hù)一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油的制備工藝，包括以下步驟：

14、（a）在超聲波和微波協(xié)同作用下，將改性后的石墨烯納米片分散在綠色溶劑體系中，形成高度穩(wěn)定的懸浮液；

15、（b）將高純度pao合成油預(yù)熱至105-110℃，并在磁力攪拌下通入惰性氣體；

16、（c）在超聲空化效應(yīng)的輔助下，將步驟（a）中的懸浮液快速注入步驟（b）中的基礎(chǔ)油中，同時加入預(yù)先制備的多功能生物降解添加劑、納米級二硫化鉬、納米金剛石粉末以及抗菌劑，控制整體溫度不超過115℃；

17、（d）采用超臨界流體萃取技術(shù)，結(jié)合納米過濾系統(tǒng)，高效去除未分散的石墨烯顆粒和雜質(zhì)，同時濃縮目標(biāo)成分；

18、（e）在真空條件下，采用脈沖式蒸發(fā)技術(shù)，以溫和的溫度和壓力梯度蒸發(fā)溶劑，隨后在惰性氣體保護(hù)下采用快速冷凍干燥技術(shù)，得到成品

19、優(yōu)選的，所述超聲波的處理頻率為40-60khz，功率密度為0.6-1.0w/cm2，微波功率為500-800w，時間控制在20-30分鐘。

20、優(yōu)選的，所述超臨界流體萃取技術(shù)中操作使用二氧化碳作為流體介質(zhì)，壓力控制在70-100bar，溫度為35-45℃，持續(xù)時間不少于40分鐘。

21、優(yōu)選的，所述脈沖式蒸發(fā)技術(shù)采用間歇式加熱方式，溫度控制在55-75℃，壓力為0.01-0.1mmhg。

22、優(yōu)選的，所述快速冷凍干燥技術(shù)在≤0.01mmhg的絕對壓力下進(jìn)行，溫度降至-40℃以下，持續(xù)時間不少于2小時。

23、優(yōu)選的，成品在惰性氣體環(huán)境下密封包裝，采用防潮、防氧和防紫外線的多層復(fù)合材料。

24、本發(fā)明至少具備以下有益效果：

25、（1）本方案通過石墨烯納米片表面通過原子層沉積技術(shù)（ald）被覆一層金屬氧化物薄膜，如tio2或zno，使其能夠智能響應(yīng)溫度和壓力變化，增強(qiáng)了潤滑油的自修復(fù)機(jī)制和穩(wěn)定性，且通過精密控制石墨烯納米片的尺寸和表面改性，以及優(yōu)化基礎(chǔ)油和添加劑的選擇與配比，本發(fā)明的潤滑油在高溫、高壓、極端溫度和重載荷條件下，表現(xiàn)出卓越的潤滑性能和抗磨保護(hù)效果。

26、（2）本方案通過使用多功能生物降解添加劑，包括從海洋微生物中提取的抗氧化劑和抗磨劑，以及來源于海藻酸鈉的生物聚合物增稠劑，顯著提高了潤滑油的環(huán)保性能，減少了對環(huán)境的負(fù)面影響。

27、（3）本方案通過采用先進(jìn)制備技術(shù)，如超聲波、微波、超臨界流體萃取、脈沖式蒸發(fā)和快速冷凍干燥，確保了石墨烯納米片的均勻分散、添加劑的有效融合以及成品的高質(zhì)量；

28、（4）本方案通過通過添加納米級二硫化鉬、納米金剛石粉末以及抗菌劑，進(jìn)一步增強(qiáng)了潤滑油的抗磨、減摩和抗菌性能，使得該潤滑油能夠適應(yīng)更多種類的工作環(huán)境，特別是在極端溫度條件下的表現(xiàn)更為突出。

技術(shù)特征：

1.一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油，其特征在于，包含：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油，其特征在于：所述石墨烯納米片的平均厚度小于3nm，且平均直徑在1-3μm之間，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法結(jié)合激光剝離技術(shù)制備。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油，其特征在于：所述金屬氧化物薄膜為二氧化鈦或氧化鋅，其厚度在1-5nm范圍。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油，其特征在于：所述多功能生物降解添加劑中的生物聚合物增稠劑來源于海藻酸鈉。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油的制備工藝，其特征在于：所述超聲波的處理頻率為40-60khz，功率密度為0.6-1.0w/cm2，微波功率為500-800w，時間控制在20-30分鐘。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油的制備工藝，其特征在于：所述超臨界流體萃取技術(shù)中操作使用二氧化碳作為流體介質(zhì)，壓力控制在70-100bar，溫度為35-45℃，持續(xù)時間不少于40分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油及其制備工藝，其特征在于：所述脈沖式蒸發(fā)技術(shù)采用間歇式加熱方式，溫度控制在55-75℃，壓力為0.01-0.1mmhg。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油的制備工藝，其特征在于：所述快速冷凍干燥技術(shù)在≤0.01mmhg的絕對壓力下進(jìn)行，溫度降至-40℃以下，持續(xù)時間不少于2小時。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油的制備工藝，其特征在于：成品在惰性氣體環(huán)境下密封包裝，采用防潮、防氧和防紫外線的多層復(fù)合材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及石墨烯超潤滑性能應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種石墨烯基高性能環(huán)保潤滑油及其制備工藝，包含：（a）0.5?2%重量比的多層石墨烯納米片，其表面通過原子層沉積技術(shù)被覆一層厚度可控的金屬氧化物薄膜；（b）97?99.4%重量比的高純度PAO合成油；（c）0.1?1%重量比的多功能生物降解添加劑，包含從海洋微生物中提取的新型抗氧化劑和抗磨劑；本發(fā)明通過石墨烯納米片表面通過原子層沉積技術(shù)被覆一層金屬氧化物薄膜，使其能夠響應(yīng)溫度和壓力變化，增強(qiáng)了潤滑油的自修復(fù)機(jī)制和穩(wěn)定性，且通過控制石墨烯納米片的尺寸和表面改性，本發(fā)明的潤滑油在高溫、高壓、極端溫度和重載荷條件下，表現(xiàn)出卓越的潤滑性能和抗磨保護(hù)效果。

技術(shù)研發(fā)人員：劉煒,張建軍,金偉,趙晶玉,劉欣鑫,孫鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中潤超油（北京）新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28