CN110964588A - 一种高导电润滑添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高导电润滑添加剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高导电润滑添加剂，其由离子液体、金属以及氧化碳材料复合而成，所述氧化碳材料包括氧化石墨烯、氧化碳纳米管，所述金属包括Ag、Au、Cu、Fe、Sn、Mn、Co、Zn、Mo、W、Ni、Sb，所述离子液体包括功能化咪唑类、胺类、季鏻类和吡咯类离子液体。本发明添加剂稳定性和分散性好，具有良好的力学性能、导电性能以及导热性能。应用于润滑油和润滑脂中可均匀分散，不易沉降团聚，同时可有效提高润滑油脂的抗刮耐磨性能、热传导性能和导电性能。本发明成本低，综合性能优异，制备方法简单易操作，添加使用简单方便，应用范围广。

Description

一种高导电润滑添加剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种高导电润滑添加剂及其制备方法。
背景技术
导电润滑油脂常用于电气设备的导电部件，如电气开关、集成电路、微电子机械***、动力***以及输变电设备等。一般应用在机电自动控制中，可以再机械与电气部件直接连接形成的工作，达到保护电路的目的，可以减少电路由于接头处的滑动或旋转导致的接触不良、减少接头处在相对运动时产生的接触电阻以及电化学腐蚀和烧伤等。而其核心的导电性能是物质传导电流的能力，导电物质在化工领域常被用作导电和防锈等功能。导电润滑油脂不仅具有导电性能，还经常反映出消除静电等作用，这主要是因为一方面静电如果大量聚集可能引发火灾甚至***，另一方面静电不能传导出去反过来还会加剧润滑油脂中添加剂的沉降，进而造成润滑失效。
导电润滑油脂常用金和银等贵金属做导电添加剂，这些添加剂不仅价格昂贵，而且颗粒大时特别容易沉降，当颗粒较小时又很容易团聚，因此降低润滑添加剂成本对导电润滑油脂开发意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高导电润滑添加剂，该添加剂稳定性和分散性好，具有良好的力学性能、导电性能以及导热性能。应用于润滑油和润滑脂中可均匀分散，不易沉降团聚，同时可有效提高润滑油脂的抗刮耐磨性能、热传导性能和导电性能。本发明成本低，综合性能优异，制备方法简单易操作，添加使用简单方便，应用范围广。
本发明的技术方案如下：
一种高导电润滑添加剂，由离子液体、金属以及氧化碳材料复合而成，氧化碳材料、金属以及离子液体的重量比为5-10:1-5:5-10。
进一步的，所述氧化碳材料包括氧化石墨烯、氧化碳纳米管。
进一步的，所述氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤，以下各组分按重量份数计算：将20-25份浓硫酸冷却至4℃以下，加入1-3份鳞片石墨和0.2-0.8份硝酸钠，超声1-2h后加入3-5份高锰酸钾，搅拌并控制温度不超过10℃，反应2-3h后再经超声反应0.5-1h，得到混合液a；将混合液a加入50-60份水中，95-100℃反应1-1.5h，加入5-10份浓度为30%的双氧水，反应至无气泡产生，加入100-120份浓度为5%的稀盐酸，离心取上清液，洗涤至中性，超声剥离1-2h，制得氧化石墨烯。
进一步的，所述氧化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管加入到浓硝酸和浓硫酸的混酸中，混酸中浓硝酸、浓硫酸的体积比为1-3:1，超声1-2h，100-120℃条件下反应6 -8h，冷却后洗涤至中性，60-65℃真空干燥6-24h，得到氧化碳纳米管。
进一步的，所述金属包括Ag、Au、Cu、Fe、Sn、Mn、Co、Zn、Mo、W、Ni、Sb。
进一步的，所述离子液体包括功能化咪唑类、胺类、季鏻类和吡咯类离子液体。
一种所述高导电润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤：将氧化碳材料、离子液体加入乙醇中，得到溶液b；将金属盐加入水或乙醇或乙醇水溶液中，得到溶液c；将溶液b与溶液c混合，加入沉淀剂，混合均匀，移到聚四氟乙烯反应釜中加热反应，冷却后洗涤至中性，真空干燥后，制得离子液体-金属-氧化碳材料三元复合材料。
进一步的，所述金属盐为Ag、Au、Cu、Fe、Sn、Mn、Co、Zn、Mo、W、Ni、Sb的醋酸盐、氯化物、硝酸盐、氟化物、乙酰丙酮盐、硫酸盐、柠檬酸盐；所述沉淀剂包括氨水、氢氧化钠、碳酸钠，其用量根据溶液中发生沉淀反应所需金属离子的量确定。
进一步的，反应温度为100-180℃，反应时间为2-48h，真空干燥温度为60-80℃，真空干燥时间为6-48h。
一种所述高导电润滑添加剂在润滑油、润滑脂中的应用。
本发明具有如下有益效果：
本发明选用的氧化碳材料具有良好的分散性、导热导电性以及耐磨抗刮性能，与金属复合，解决了金属离子做导电添加剂时易沉降、易团聚以及成本高的问题；配合离子液体，其具有良好的导电性和电化学稳定性，进一步提高了添加剂的导电性能。本发明应用于润滑油和润滑脂中可均匀稳定分散，不易沉降团聚，同时可有效提高润滑油脂的抗刮耐磨性能、热传导性能和导电性能。本发明成本低，综合性能优异，制备方法简单易操作，添加使用简单方便，应用范围广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
一种所述高导电润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤，以下各组分按重量份数计算：
S1.制备氧化碳纳米管：将碳纳米管加入到浓硝酸和浓硫酸的混酸中，混酸中浓硝酸、浓硫酸的体积比为3:1，超声1h，100℃条件下反应6 h，冷却后洗涤至中性，60℃真空干燥6h，得到氧化碳纳米管；
S2.将1份氧化碳纳米管、1份1-甲基-3-（4-羟基）丁基咪唑四氟硼酸盐加入100份乙醇中，得到溶液b；将0.1份硝酸银加入10份乙醇中，得到溶液c；将溶液b与溶液c混合，加入0.1份氢氧化钠，混合均匀，移到聚四氟乙烯反应釜中，180℃反应48h，冷却后洗涤至中性，60℃真空干燥12h后，制得离子液体-金属-氧化碳材料三元复合材料。
实施例2
一种所述高导电润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤，以下各组分按重量份数计算：
S1.制备氧化石墨烯：将23份浓硫酸冷却至4℃以下，加入1份鳞片石墨和0.5份硝酸钠，超声1h后加入3份高锰酸钾，搅拌并控制温度不超过10℃，反应2后再经超声反应0.5h，得到混合液a；将混合液a加入50份水中，95℃反应1h，加入5份浓度为30%的双氧水，反应至无气泡产生，加入100份浓度为5%的稀盐酸，离心取上清液，洗涤至中性，超声剥离1h，制得氧化石墨烯。
S2.将1份氧化石墨烯、1份1-甲基-3-（4-氨基）丁基咪唑六氟磷酸盐加入100份乙醇中，得到溶液b；将0.2份硝酸铜加入10份乙醇中，得到溶液c；将溶液b与溶液c混合，加入12份碳酸钠，混合均匀，移到聚四氟乙烯反应釜中，180℃反应48h，冷却后洗涤至中性，60℃真空干燥12h后，制得离子液体-金属-氧化碳材料三元复合材料。
实施例3
一种所述高导电润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤，以下各组分按重量份数计算：
S1.制备氧化石墨烯：将20份浓硫酸冷却至4℃以下，加入3份鳞片石墨和0.8份硝酸钠，超声1.5h后加入5份高锰酸钾，搅拌并控制温度不超过10℃，反应2h后再经超声反应1h，得到混合液a；将混合液a加入60份水中100℃反应1.5h，加入5份浓度为30%的双氧水，反应至无气泡产生，加入120份浓度为5%的稀盐酸，离心取上清液，洗涤至中性，超声剥离1h，制得氧化石墨烯；
S2.制备氧化碳纳米管：将碳纳米管加入到浓硝酸和浓硫酸的混酸中，混酸中浓硝酸、浓硫酸的体积比为3:1，超声1h，100℃条件下反应6 h，冷却后洗涤至中性，60℃真空干燥6h，得到氧化碳纳米管；
S3.将0.5份氧化碳纳米管、0.5份氧化石墨烯、1份1-己基-3-甲基吡啶磺酰胺盐加入100份乙醇中，得到溶液b；将0.3份氯化铁加入10份50%乙醇水溶液中，得到溶液c；将溶液b与溶液c混合，加入15份氨水，混合均匀，移到聚四氟乙烯反应釜中，180℃反应48h，冷却后洗涤至中性，60℃真空干燥12h后，制得离子液体-金属-氧化碳材料三元复合材料。
将本发明高导电润滑添加剂实施例1-3研磨后，测试其导电性能和抗刮耐磨性能：
1.以20wt%的添加量加入到二甲基硅油中，测试其体积电阻率。
2.根据GB/T3142润滑剂承载能力测定法（四球法，试验条件1760rpm）测试其对酯类基础油极压性能的影响，实施例1-3在基础油中的添加量为1.5%，基础油原始极压值为392N。
测试结果见下表。
样品 实施例1 实施例2 实施例3
体积电阻率/Ω·m 0.85 0.91 0.89
润滑油极压值/N 942 971 962
可见，本发明具有良好的导电性能和抗刮耐磨性能。
本发明高导电润滑添加剂稳定性和分散性好，具有良好的力学性能、导电性能以及导热性能。应用于润滑油和润滑脂中可均匀分散，不易沉降团聚，同时可有效提高润滑油脂的抗刮耐磨性能、热传导性能和导电性能。本发明成本低，综合性能优异，制备方法简单易操作，添加使用简单方便，应用范围广。

Claims (10)

1.一种高导电润滑添加剂，其特征在于，由离子液体、金属以及氧化碳材料复合而成，氧化碳材料、金属以及离子液体的重量比为5-10:1-5:5-10。
2.根据权利要求1所述的高导电润滑添加剂，其特征在于，所述氧化碳材料包括氧化石墨烯、氧化碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的高导电润滑添加剂，其特征在于，所述氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤，以下各组分按重量份数计算：将20-25份浓硫酸冷却至4℃以下，加入1-3份鳞片石墨和0.2-0.8份硝酸钠，超声1-2h后加入3-5份高锰酸钾，搅拌并控制温度不超过10℃，反应2-3h后再经超声反应0.5-1h，得到混合液a；将混合液a加入50-60份水中，95-100℃反应1-1.5h，加入5-10份浓度为30%的双氧水，反应至无气泡产生，加入100-120份浓度为5%的稀盐酸，离心取上清液，洗涤至中性，超声剥离1-2h，制得氧化石墨烯。
4.根据权利要求2所述的高导电润滑添加剂，其特征在于，所述氧化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管加入到浓硝酸和浓硫酸的混酸中，混酸中浓硝酸、浓硫酸的体积比为1-3:1，超声1-2h，100-120℃条件下反应6 -8h，冷却后洗涤至中性，60-65℃真空干燥6-24h，得到氧化碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的高导电润滑添加剂，其特征在于，所述金属包括Ag、Au、Cu、Fe、Sn、Mn、Co、Zn、Mo、W、Ni、Sb。
6.根据权利要求1所述的高导电润滑添加剂，其特征在于，所述离子液体包括功能化咪唑类、胺类、季鏻类和吡咯类离子液体。
7.一种权利要求1-6任一项所述的高导电润滑添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化碳材料、离子液体加入乙醇中，得到溶液b；将金属盐加入水或乙醇或乙醇水溶液中，得到溶液c；将溶液b与溶液c混合，加入沉淀剂，混合均匀，移到聚四氟乙烯反应釜中加热反应，冷却后洗涤至中性，真空干燥后，制得离子液体-金属-氧化碳材料三元复合材料。
8.根据权利要求7所述的高导电润滑添加剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐为Ag、Au、Cu、Fe、Sn、Mn、Co、Zn、Mo、W、Ni、Sb的醋酸盐、氯化物、硝酸盐、氟化物、乙酰丙酮盐、硫酸盐、柠檬酸盐；所述沉淀剂包括氨水、氢氧化钠、碳酸钠，其用量根据溶液中发生沉淀反应所需金属离子的量确定。
9.根据权利要求7所述的高导电润滑添加剂的制备方法，其特征在于，反应温度为100-180℃，反应时间为2-48h，真空干燥温度为60-80℃，真空干燥时间为6-48h。
10.一种权利要求1-6任一项所述的高导电润滑添加剂在润滑油、润滑脂中的应用。
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