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石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶润滑剂及其制备方法


技术摘要:
本发明公开了一种石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶润滑剂及其制备方法,由石墨烯、二氧化硅、离子液体(C16mimNTf2)、Triton X‑100和水组成,其质量比为(1.75‑10.5):(5‑25):(90‑200):(400‑600):(250‑450)。本发明制备的石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶外观上  全部
背景技术:
润滑的目的是在摩擦表面之间形成具有法向承载能力而切向剪切强度低的润滑 膜,用它来减少摩擦阻力和降低材料磨损。良好的润滑剂可以显著减轻机械设备的摩擦磨 损,有效提高机械设备的可靠性和使用寿命,降低能耗以及节约能源。 通常认为层状液晶有两个结构方面的原因决定层状液晶的润滑行为:一方面,层 状液晶分子的长程有序排列使之具有比一般流体更高的载荷;另一方面,表面活性剂的烃 链末端一般都接有一个甲基,这些甲基是无规则取向的,而剪切发生在这种局部无序甲基 层,从而可获得较低的摩擦阻力。离子液体的不燃性、低挥发性、高的热稳定性和化学稳定 性等性质使其成为一种性能优良的润滑剂。离子液体1-烷基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚 胺盐(C16mimNTf2)和层状液晶都具有良好的润滑性能,它们的复合形成离子液体层状液晶 (半液半固体的状态),既能保持良好的润滑性能,又可以避免纯离子液体泄漏和蒸发损失 的缺点。 超薄的片层结构(易进入摩擦接触面)的石墨烯和表面活性强、比表面积大的二氧 化硅纳米粒子非常适合作为高性能润滑添加剂使用,可以有效地提高润滑油减摩抗磨性 能,表现出了良好的摩擦学性能。然而,石墨烯和二氧化硅纳米粒子在润滑油中分散性差, 易于团聚等问题制约了其在润滑领域的应用。
技术实现要素:
本发明提出了一种石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶润滑剂及其制备方法。 本发明的技术方案如下:一种石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶润滑剂,由石墨 烯、二氧化硅、离子液体(C16mimNTf2)、Triton  X-100和水组成,其质量比为(1.75-10.5): (5-25):(90-200):(400-600):(250-450)。 上述润滑剂的制备方法,包括如下步骤: 将Triton  X-100、离子液体、二氧化硅分散液和石墨烯分散液加入容器中,搅拌均匀, 静置后得石墨烯/二氧化硅/层状液晶的润滑剂。 较佳的,石墨烯分散液通过将石墨烯分散在0.2%  Triton  X-100水溶液中得到。 具体的,石墨烯分散液的浓度为0.1~0.5  mg/mL。 较佳的,二氧化硅分散液通过将二氧化硅溶胶分散在水中得到。 具体的,二氧化硅分散液的浓度为不大于2.5  wt%。 较佳的,于60℃下搅拌均匀,静置2周。 与现有技术相比,本发明所述方法简单、环保。本发明制备的石墨烯/二氧化硅离 子液体层状液晶外观上像润滑脂,剪切作用下呈现润滑油的特性,作为润滑油具有自约束 3 CN 111607458 A 说 明 书 2/3 页 特性,作为润滑剂具有良好的润滑性能。 附图说明 图1为采用本发明方法于步骤1)制备的石墨烯分散液的TEM 图,标尺为200  nm。 图2为采用本发明方法于步骤2)所用二氧化硅纳米粒子的TEM 图。 图3为采用本发明方法于步骤3)制备的石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶的偏 光显微镜照片。 图4为采用本发明方法于步骤3)石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶的小角X散射 图(SAXS)。 图5为采用本发明方法于步骤3)石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶的自旋标记 电子顺磁共振  EPR波谱图。 图6为采用本发明方法于步骤3)石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶的摩擦系数 图。 图7为采用本发明方法于步骤3)石墨烯/二氧化硅离子液体层状液晶的磨损体积 图。
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