油溶性纳米石墨的制备、表征及润滑性能研究
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摘要
纳米石墨添加剂可以大幅度提高润滑油的抗磨、减摩性能,在耐高温及环境友好等方面也有着相当大的优势,具有十分广阔的应用前景。
本文以天然鳞片石墨为原材料制备了纳米石墨微片,并采用氧化改性及表面修饰工艺制备得到了一种成本低、分散稳定性高的油溶性纳米石墨润滑汕添加剂。论文探讨了300℃空气热氧化、浓硫酸氧化和过氧乙酸氧化三种表面氧化改性方法对纳米石墨微片的影响规律；用IR、XRD、SEM、TEM对纳米石墨微片、表面氧化改性纳米微片和表面修饰纳米微片进行了表征；通过静置沉降、离心沉降和高温沉降等对纳米石墨的表面修饰情况及油溶性能进行了研究；考察了分散剂种类及用量对表面修饰纳米石墨分散稳定性能的影响;对于制备出的油溶性很好的纳米石墨,考察了其在基础油中的摩擦学性能；并研究了纳米石墨润滑油添加剂与传统润滑油添加剂的复配效应。
研究结果表明：二次插层氧化法制备出了平均粒径约为0.5μm,厚度约为40nm的片状纳米石墨微片,该微片的大小适当。纳米石墨润滑油添加剂的合适工艺：过氧乙酸作为纳米石墨的表面氧化剂、油酸为表面修饰剂、T152为分散剂,其中油酸与片状纳米石墨的质量比为10：1,T152与液体纳米石墨的质量比为1：5。当纳米石墨润滑油添加剂的在500SN基础油中的含量为0.8%wt时,表现出优异的摩擦学性能。Span-80、T202、T321和纳米石墨润滑油添加剂复配后在摩擦学性能上具有协同效应；T306与纳米石墨润滑油添加剂复配后产生了对抗效应。
Due to its structure's unique superiority, after mixing nano materials in the lubricating oil, its anti-wear and anti-friction performance may be possible to have the large scale enhancement. Besides, it has the suitable superiority in the high bearing capacity, high temperature and the environmentally-friendly, so has the very broad application prospect.
This paper takes a self-made Nano graphite as the raw material, and then prepared the Nano graphite lubricant additives through the oxidized modification and surface modification method. The methods of 1R, XRD, SEM, TEM, settlement subsidence, centrifugal action and so on. can research to the Nano graphite surface modification situation and the oil solubility; Inspected the dispersing stable performance of surface modification nanometer graphite in different dispersing agents; And did the research on the tribology performance analysis of the Nano graphite; The synergistic effects between the liquid additive containing nano graphite and traditional additives were also studied.
Experimental results indicated that:Prepared the Nano graphite through two times intercalated layered oxidization method, the average diameter was about 0.5um; thickness was approximately 40nm. On the condition of peroxyacetic acid as Nano graphite superficial oxidizing agent, the oleic acid when for the superficial modify agent, T152 was the dispersing agent, prepared the good performance oil-soluble Nano graphite lubricant additives, specially the oleic acid and the Nano graphite's mass ratio being 10:1, T152 and the liquid nanometer graphite mass ratio being 1:5. When the Nano graphite liquid additive is 0.8wt% in the 500SN base oil, the tribology performance was outstanding. Span-80, T202 and T321 have the cooperative effect including the Nano graphite liquid additive in the tribological performance; but T306 had the antagonistic effect with the Nano graphite liquid additive.
本文以天然鳞片石墨为原材料制备了纳米石墨微片,并采用氧化改性及表面修饰工艺制备得到了一种成本低、分散稳定性高的油溶性纳米石墨润滑汕添加剂。论文探讨了300℃空气热氧化、浓硫酸氧化和过氧乙酸氧化三种表面氧化改性方法对纳米石墨微片的影响规律；用IR、XRD、SEM、TEM对纳米石墨微片、表面氧化改性纳米微片和表面修饰纳米微片进行了表征；通过静置沉降、离心沉降和高温沉降等对纳米石墨的表面修饰情况及油溶性能进行了研究；考察了分散剂种类及用量对表面修饰纳米石墨分散稳定性能的影响;对于制备出的油溶性很好的纳米石墨,考察了其在基础油中的摩擦学性能；并研究了纳米石墨润滑油添加剂与传统润滑油添加剂的复配效应。
研究结果表明：二次插层氧化法制备出了平均粒径约为0.5μm,厚度约为40nm的片状纳米石墨微片,该微片的大小适当。纳米石墨润滑油添加剂的合适工艺：过氧乙酸作为纳米石墨的表面氧化剂、油酸为表面修饰剂、T152为分散剂,其中油酸与片状纳米石墨的质量比为10：1,T152与液体纳米石墨的质量比为1：5。当纳米石墨润滑油添加剂的在500SN基础油中的含量为0.8%wt时,表现出优异的摩擦学性能。Span-80、T202、T321和纳米石墨润滑油添加剂复配后在摩擦学性能上具有协同效应；T306与纳米石墨润滑油添加剂复配后产生了对抗效应。
Due to its structure's unique superiority, after mixing nano materials in the lubricating oil, its anti-wear and anti-friction performance may be possible to have the large scale enhancement. Besides, it has the suitable superiority in the high bearing capacity, high temperature and the environmentally-friendly, so has the very broad application prospect.
This paper takes a self-made Nano graphite as the raw material, and then prepared the Nano graphite lubricant additives through the oxidized modification and surface modification method. The methods of 1R, XRD, SEM, TEM, settlement subsidence, centrifugal action and so on. can research to the Nano graphite surface modification situation and the oil solubility; Inspected the dispersing stable performance of surface modification nanometer graphite in different dispersing agents; And did the research on the tribology performance analysis of the Nano graphite; The synergistic effects between the liquid additive containing nano graphite and traditional additives were also studied.
Experimental results indicated that:Prepared the Nano graphite through two times intercalated layered oxidization method, the average diameter was about 0.5um; thickness was approximately 40nm. On the condition of peroxyacetic acid as Nano graphite superficial oxidizing agent, the oleic acid when for the superficial modify agent, T152 was the dispersing agent, prepared the good performance oil-soluble Nano graphite lubricant additives, specially the oleic acid and the Nano graphite's mass ratio being 10:1, T152 and the liquid nanometer graphite mass ratio being 1:5. When the Nano graphite liquid additive is 0.8wt% in the 500SN base oil, the tribology performance was outstanding. Span-80, T202 and T321 have the cooperative effect including the Nano graphite liquid additive in the tribological performance; but T306 had the antagonistic effect with the Nano graphite liquid additive.
引文
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