一种硼酸钾石墨烯纳米复合润滑添加剂及其制备方法和复合润滑油
本发明涉及润滑油添加剂，特别涉及一种硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂及其制备方法和复合润滑油。
背景技术：
1、
2、使用具有减摩抗磨及防腐等性能的润滑油添加剂，改善润滑油的综合性能，可以抑制低硫燃油船舶发动机缸套的腐蚀与磨损。然而目前的润滑油添加剂存在制备过程复杂、制得的润滑油添加剂改性效果差等缺点，因此有必要寻找一种便于制备、性能更好的润滑油添加剂。
技术实现思路
1、为解决现有的润滑油添加剂性能不足的问题，本发明提供一种硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂及其制备方法和复合润滑油，利用等离子体辅助球磨制备了油酸修饰的硼酸钾-石墨烯纳米复合润滑添加剂并将其应用于燃用低硫燃油的船舶发动机润滑油中，从而能够抑制船舶发动机燃用低硫燃油后缸套的腐蚀与磨损。
2、本发明提供一种硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂的制备方法，将膨胀石墨、硼酸钾和油酸按照(14-18)g：(3-5)g：(400-600)m l的比例混合均匀后，进行等离子体辅助球磨15-20h得到混合物，再将所述混合物经萃取、干燥得到所述硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂。
3、通过在硼酸钾/石墨烯复合润滑添加剂表面成功接枝c-o、-ch2、c-oh、c＝c等油酸分子的有机官能团，使复合润滑添加剂在气缸油中具有良好的分散稳定性。在球磨过程中，等离子体使油酸分子的官能团发生断键和聚合，同时，等离子体产生的高活性粒子(离子、电子、处于激发态的原子和分子、自由基等)被硼酸钾/石墨烯吸附，导致硼酸钾/石墨烯的表面活性增加，而球磨引入的新鲜表面和大量缺陷进一步增强了硼酸钾/石墨烯的表面活性，使扩散、相变和化学反应更加容易进行，从而使油酸分子的有机官能团(c-o、-ch2、c-oh、c＝c)被吸收或聚合在硼酸钾/石墨烯的表面，实现了硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂的表面改性，使硼酸钾/石墨烯复合润滑添加剂在气缸油中具有良好的分散稳定性。
4、需要说明的是，对上述膨胀石墨、硼酸钾和油酸的比例等比例放大或缩小的同样落入本发明的保护范围。例如：(140-180)g：(30-50)g：(4000-6000)m l；(1400-1800)g：(300-500)g：(40000-60000)m l等。
5、优选的，膨胀石墨、硼酸钾和油酸的比例为16g：4g：500m l。
6、进一步的，所述萃取为：在所述混合物中加入萃取剂，进行超声震荡40-60min,然后以转速4000-5000r/min进行离心处理50-60min，将萃取和分离出来的处于上层的油酸与萃取剂去除，得到预产物。
7、再进一步，所述萃取剂为石油醚。
8、再进一步，所述干燥为：将所述预产物在100-110℃的干躁箱中烘烤10-15h，得到所述硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂。
9、进一步的，所述膨胀石墨的制备方法为：将可膨胀石墨加热到800-1200℃并高温膨胀50-60s后得到。
10、进一步的，所述等离子体辅助球磨在介质阻挡放电等离子体辅助球磨装置中进行，参数为：振动频率为16-20hz，振幅为5-10mm，罐内气氛为0.08-0.1mpa的高纯氩气，放电电压为22-25kv，放电电流为2-2.5a，放电频率为13khz。
11、本发明还提供一种硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂，根据上述的制备方法制得。
12、本发明还提供一种复合润滑油，包括润滑油和上述的硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂，所述硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂的添加量为所述润滑油质量的0.03wt％-0.1wt％。
13、优选的，所述硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂的添加量为所述润滑油质量的0.05wt％。
14、与现有技术相比，本发明提供的硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂及其制备方法和复合润滑油具有如下有益效果：
15、1、通过硼酸钾嵌入石墨烯片层，使石墨烯片层的间距增大，滑动阻力减小，同时，石墨烯片层上负载硼酸钾颗粒，防止硼酸钾颗粒在润滑油中团聚，增强了硼酸钾的摩擦学性能；硼酸钾和石墨烯的协同作用使硼酸钾/石墨烯润滑添加剂具有良好的减摩抗磨功能；
16、2、利用等离子体辅助球磨对硼酸钾、石墨烯和油酸进行球磨，在球磨过程中，在钢球的机械撞击和等离子体的热爆效应协同作用下，硼酸钾/石墨烯复合物被快速细化，尺寸迅速减小，有利于表面活性的增加和表面改性；
17、3、本发明制备工艺简单，制得的硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂加入润滑油中，可以显著降低燃用低硫油工况下船舶发动机缸套-活塞环的腐蚀与磨损，有助于提高船舶发动机工作效率和使用寿命，同时利于环境保护。
技术特征：
1.一种硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂的制备方法，其特征在于：将膨胀石墨、硼酸钾和油酸按照(14-18)g：(3-5)g：(400-600)ml的比例混合均匀后，进行等离子体辅助球磨15-20h得到混合物，再将所述混合物经萃取、干燥得到所述硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述萃取为：在所述混合物中加入萃取剂，进行超声震荡40-60min,然后以转速4000-5000r/min进行离心处理50-60min，将萃取和分离出来的处于上层的油酸与萃取剂去除，得到预产物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述萃取剂为石油醚。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述干燥为：将所述预产物在100-110℃的干躁箱中烘烤10-15h，得到所述硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述膨胀石墨的制备方法为：将可膨胀石墨加热到800-1200℃并高温膨胀50-60s后得到。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述等离子体辅助球磨在介质阻挡放电等离子体辅助球磨装置中进行，参数为：振动频率为16-20hz，振幅为5-10mm，罐内气氛为0.08-0.1mpa的高纯氩气，放电电压为22-25kv，放电电流为2-2.5a，放电频率为13khz。
7.一种硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂，根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制得。
8.一种复合润滑油，其特征在于：包括润滑油和权利要求7所述的硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂，所述硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂的添加量为所述润滑油质量的0.03-0.1wt％。
技术总结
本发明涉及润滑油添加剂技术领域，特别涉及一种硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂及其制备方法和复合润滑油。制备方法为：将膨胀石墨、硼酸钾和油酸按照(14‑18)g：(3‑5)g：(400‑600)m l的比例混合均匀后，进行等离子体辅助球磨15‑20h得到混合物，再将所述混合物经萃取、干燥即得。利用等离子体辅助球磨有助于硼酸钾/石墨烯复合物被快速细化，尺寸迅速减小，有利于硼酸钾/石墨烯复合物表面活性的增加和增强表面改性效果；将本发明制得的硼酸钾/石墨烯纳米复合润滑添加剂加入润滑油中，可以显著降低燃用低硫油工况下船舶发动机缸套‑活塞环的腐蚀与磨损，有助于提高船舶发动机工作效率和使用寿命，同时利于环境保护。
技术研发人员：侯显斌,戴乐阳,万红,唐华浩,王丹,李祥林,陈煊严,董明,魏钰坤,刘享,杨新群
受保护的技术使用者：集美大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23