一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法

技术领域

本发明属于润滑材料技术领域，涉及一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法。

背景技术

随着工程机械的不断增多和日益完善，对于铜套、轴承等元部件的需求量也在急剧增加，在铜套上开出孔穴填充固体润滑剂，这样就形成了一种自润滑轴承，减少润滑油用量的同时，也增强工程机械的运行效率。产品被广泛应用于汽机车行业、建筑工程机械、水利机械、风力发电、高速列车、塑胶机械、自动化生产线、塑料包装机械等需要传动而无法加油或较难形成油膜的部位。氧化石墨烯因其机械强度高，厚度薄，层间剪切力低以及具有很高的稳定性，是目前最有前景的机械系统润滑材料。目前市场上通过在铜套中直接将石墨柱作为润滑材料，润滑效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法，解决了现有技术中存在的润滑效果较差问题。

本发明所采用的技术方案是，一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、配置氧化石墨烯溶液；

步骤2、将步骤1得到的氧化石墨烯溶液与聚乙二醇混合，并进行超声分散，得到混合溶液，氧化石墨烯溶液与聚乙二醇的质量比为1：0.2-1；

步骤3、对混合溶液梯度加热烘干，冷却后得到氧化石墨烯复合固体润滑材料。

本发明的特点还在于：

氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量浓度为0.05-0.4wt％。

聚乙二醇的分子量为400-6000。

步骤3的加热过程为：对混合溶液依次从室温进行逐渐加热至50℃、100℃，每段温度均保持0.5-2h，之后再继续升温。

混合溶液的最高加热温度为150-300℃，保温时间为1-12h。

本发明的有益效果是：

本发明一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法，以氧化石墨烯溶液与聚乙二醇原料，氧化石墨烯材料具有大的比表面积，具有聚合物，胶体，薄膜等特性，聚乙二醇本身具有优良的润滑性，粘接性，同时氧化石墨烯也具有好的亲水性，因此氧化石墨烯与聚乙二醇能够有效地结合在一起，形成一层氧化物薄膜，能很大程度上的减少摩擦磨损，提高润滑效果。

附图说明

图1是本发明一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法中实施例1的摩擦系数对比图；

图2是本发明一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法中实施例1的平均摩擦系数对比图；

图3是本发明一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法中实施例1的摩损率对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、配置质量浓度为0.05-0.4wt％的氧化石墨烯溶液；采用化学氧化法制备氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯的质量分数不易过大，浓度较高使溶液粘稠，质量分数在0.05-0.5wt％范围时效果较好。

步骤2、将步骤1得到的氧化石墨烯溶液与分子量为400-6000的聚乙二醇按照质量比为1：0.2-1混合，并进行超声分散，得到混合溶液；将氧化石墨烯与聚乙二醇按质量比1：1混合，得到的效果最佳。

步骤3、对混合溶液依次从室温进行逐渐加热至50℃、100℃，每段温度均保持0.5-2h，之后再继续升温至150-300℃，保温时间为1-12h，冷却后得到氧化石墨烯复合固体润滑材料。

实施例1

配置质量浓度为0.4wt％的氧化石墨烯溶液，将得到的氧化石墨烯溶液与分子量为400的聚乙二醇按照质量比为1：1混合，并进行超声分散0.5h，得到混合溶液；对混合溶液依次从室温进行逐渐加热至50℃、100℃，每段温度均保持0.5h，之后再继续升温至200℃，保温时间为12h，冷却至室温后得到氧化石墨烯复合固体润滑材料。本实施例中对氧化石墨烯溶液与聚乙二醇的质量比进行了对比试验，如图1-3所示，图1表示不同配比的氧化石墨烯与聚乙二醇溶液在水润滑条件下及只在水润滑条件下在轴承钢盘表面做摩擦磨损实验收集的摩擦系数对比，可以发现，无论是配比是多少，氧化石墨烯与聚乙二醇在水润滑条件下的摩擦系数始终低于只有水润滑的情形，并且在氧化石墨烯与聚乙二醇质量比1：1时，效果最佳。图2表示使用该材料在水润滑条件下及只在水润滑条件下在钢盘表面做摩擦磨损试验的平均摩擦系数的对比，很明显，该材料表现出了优异的效果。图3表示几种不同材料的对比，其中包括水基石墨，和只有水润滑条件下在钢盘表面所做的摩擦磨损实验，实验发现，氧化石墨烯与聚乙二醇材料具有优越的减摩擦磨损特性。

实施例2

配置质量浓度为0.1wt％的氧化石墨烯溶液，将得到的氧化石墨烯溶液与分子量为4000的聚乙二醇按照质量比为1：0.2混合，并进行超声分散1h，得到混合溶液；对混合溶液依次从室温进行逐渐加热至50℃、100℃，每段温度均保持2h，之后再继续升温至150℃，保温时间为12h，冷却至室温后得到氧化石墨烯复合固体润滑材料。

实施例3

配置质量浓度为0.05wt％的氧化石墨烯溶液，将得到的氧化石墨烯溶液与分子量为6000的聚乙二醇按照质量比为1：0.5混合，并进行超声分散0.5h，得到混合溶液；对混合溶液依次从室温进行逐渐加热至50℃、100℃，每段温度均保持0.5h，之后再继续升温至300℃，保温时间为12h，冷却至室温后得到氧化石墨烯复合固体润滑材料。

实施例4

配置质量浓度为0.1wt％的氧化石墨烯溶液，将得到的氧化石墨烯溶液与分子量为2000的聚乙二醇按照质量比为1：0.8混合，并进行超声分散0.5h，得到混合溶液；对混合溶液依次从室温进行逐渐加热至50℃、100℃，每段温度均保持0.5h，之后再继续升温至250℃，保温时间为12h，冷却至室温后得到氧化石墨烯复合固体润滑材料。

实施例5

配置质量浓度为0.3wt％的氧化石墨烯溶液，将得到的氧化石墨烯溶液与分子量为4000的聚乙二醇按照质量比为1：1混合，并进行超声分散2h，得到混合溶液；对混合溶液依次从室温进行逐渐加热至50℃、100℃，每段温度均保持0.5h，之后再继续升温至200℃，保温时间为12h，冷却至室温后得到氧化石墨烯复合固体润滑材料。

通过以上方式，本发明一种氧化石墨烯复合固体润滑材料的制备方法，以氧化石墨烯溶液与聚乙二醇原料，氧化石墨烯材料具有大的比表面积，具有聚合物，胶体，薄膜等特性，聚乙二醇本身具有优良的润滑性，粘接性，同时氧化石墨烯也具有好的亲水性，因此氧化石墨烯与聚乙二醇能够有效地结合在一起，形成一层氧化物薄膜。