石墨烯润滑脂制备工艺对摩擦性能的影响_王振廷.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .石墨烯润滑脂制备工艺对摩擦性能的影响王振廷，赵春浩，尹吉勇（黑龙江科技大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨）摘 要：以石墨烯和锂基润滑脂为原料，利用 型轻型卧式行星球磨机研究了球料比、球磨转速、球磨时间等制备工艺对润滑脂摩擦性能的影响。采用 微机控制万能摩擦磨损试验机对其摩擦系数进行了测试。结果表明当制备工艺为球料比 、球磨转速 、球磨时间 时，润滑脂与石墨烯混合均匀，表现出良好的摩擦性能。同时考察了石墨烯含量对其摩擦性能的影响，当石墨烯添加量为.时，石墨烯润滑脂的摩擦系数为.、磨斑直径为.，较原始润滑脂摩擦系数降低了、磨斑直径降低了.。关键词：锂基润滑脂；石墨烯润滑脂；制备工艺；摩擦性能中图分类号：.文献标志码：文章编号：（）基金项目：黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目（）。第一作者：赵春浩（），男，主要研究方向为石墨烯。，（，）：，.，.，.，.：；润滑的目的无非就是控制摩擦、减少磨损。减少摩擦功的损失即是节能，使摩擦发生在填料（或称添加剂）层，则能有效减少磨损，防止材料的损失以保证零件的正常工作。石墨烯具有独特的二维层片式结构以及层间范德华力而具有较低的层间剪切阻力，可以使得在运行过程中磨损表面出现的划痕和沟槽等缺陷被减弱和修复。石墨烯可以对细小沟痕进行填充从而降低摩擦系数。因此石墨烯能够减少磨损。朱开吉将含有石墨烯的基础油制成锂基润滑脂观察其摩擦性能。发现石墨烯对润滑脂的抗磨减摩有提升作用，并且当石墨烯含量为.时润滑脂的抗磨减摩性能最佳。孔颖超利用水热剥离法和超声辅助剥离法制备石墨烯，利用四球摩擦磨损试验机进行原位摩擦实验，证明了石墨烯在滑动过程中可以达到从多层到少层的转变，有利于摩擦保护膜的形成并且对于润滑可以起关键作用。宋应金等以石墨烯和锂基润滑脂为原料利用锥入度测定仪、蜡及润滑脂滴点测定仪、润滑脂钢网分油测定仪、防锈油脂腐蚀性测定仪、防锈性能测定仪、摩擦试验机、四球式摩擦磨损试验机等研究石墨烯在润滑脂中的应用效果。结果表示石墨烯在锂基润滑脂中效果显著尤其是对其耐磨性和防锈性能上表现出优异的性能。同时在摩擦性能和机理的探索方面，等测试了添加有石墨烯的润滑脂，利用拉曼光谱分析了摩擦表面，揭示了石墨烯可以增强润滑脂的摩擦性能。将石墨烯加入到锂基润滑脂中并利用四球摩擦实验研究其润滑性能，其结果表明石墨烯添加剂可以保留更多的油和分离接触表面促进了界面保护摩擦层的形成，提高摩擦磨损性能。等研究了少层石墨烯对锂基润滑脂摩擦性能的影响，研究表明加入石墨烯后在摩擦表面生成了一种含碳的保护膜。这种保护膜很容易吸收摩擦副产生的机械力冲击和摩擦热，起到有效的润滑作用从而有效地改善润滑脂的抗磨性能。种种实验表明石墨烯对润滑脂的摩擦性能有很好的促进作用，能大大减小其摩擦系数。本次实验主要研究内容为石墨烯润滑脂制备工艺和石墨烯含量对润滑脂摩擦性能的影响。实 验 广 州 化 工 年 月.实验用品实验材料：石墨烯；锂基润滑脂；石油醚。实验仪器及设备：电子天平；超声波清洗机；型轻型卧式行星球磨机；型微机控制万能摩擦磨损试验机；鼓风干燥箱；金相显微镜。.石墨烯润滑脂的制备在 电子天平上量取少量的基础润滑油，分别加入含量为、.、.、.、.、的石墨烯，利用 超声波清洗机超声分散 得到分散好的石墨烯润滑油溶液。称量一定量的锂基润滑脂，加入分散好的石墨烯润滑油溶液，采用球料比 、球磨转速 、球磨时间 的制备工艺通过 轻型卧式行星球磨机球磨得到石墨烯润滑脂。性能测试.测试前准备 通过浸泡超声的方式对油盒进行清洗，将油盒置于 玻璃杯中加入石油醚没过油盒超声 。取出后将油盒放在 鼓风干燥箱，烘干 。.摩擦性能测试按照国家规定的润滑剂抗磨性能测定方法的规定，利用 型微机控制万能摩擦磨损试验机进行测量。测试条件：试验保持负荷：；试验持续时间：；试验转速：。结果与讨论.石墨烯润滑脂制备工艺对其摩擦性能的影响.球料比对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响称取一定量的锂基润滑脂，加入.的石墨烯。将加入石墨烯的润滑脂按照球料比为 、球磨转速 、球磨时间 进行球磨。观察其摩擦曲线。图 是球料比对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响，其中 是球料比为 ；是球料比为 ；是球料比为 ；是球料比为 。如图 所示，球料比过小时，在球磨过程中不能很好混合因此摩擦系数较大。但当球料比过大时，由于球磨罐体积受限在球磨过程中不能实现球磨的作用。当球料比为 时，润滑脂与石墨烯混合均匀，其摩擦系数最小为.。图 球料比对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响.球磨转速对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响取一定量锂基润滑脂，加入.石墨烯。按照球料比为 放入球磨机。将转速控制为、，球磨。观察其摩擦系数曲线。图 是球磨转速对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响，其中 是转速为 ；是转速为 ；是转速为 ；是转速为 。如图 所示当球磨转速过低时，润滑脂和石墨烯会因转速不够导致不能很好的混合。但当转速过高时润滑脂会因为球磨罐里小球的相互碰撞、摩擦产生高温使润滑脂受热，致使摩擦系数较高。当转速为 时，其润滑脂摩擦系数最低为.。第 卷第 期王振廷，等：石墨烯润滑脂制备工艺对摩擦性能的影响 图 球磨转速对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响.球磨时间对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响取一定量锂基润滑脂，加入.石墨烯。按照球料比为 放入球磨机。设定转速为 。控制球磨时间为、。观察其摩擦系数曲线。图 是球磨时间对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响，其中 为球磨时间 ；为球磨时间 ；为球磨时间 ；为球磨时间 。如图 所示，当球磨时间过短时，球磨不到位润滑脂混合不均匀，因此摩擦系数较高。当球磨时间过长时，会产生高温同样影响润滑脂的摩擦系数。当球磨时间为 时，润滑脂与石墨烯结合好、混合均匀，摩擦系数最低为.。图 球磨时间对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响.广 州 化 工 年 月.石墨烯润滑脂制备工艺对其摩擦性能的影响取一定量锂基润滑脂分别加入、.、.、.、.、的石墨烯。按照球料比为 ；球磨转速为 ；球磨时间为 ，进行球磨。观察其摩擦系数曲线和磨斑直径。图 是石墨烯含量对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响，其中 为石墨烯含量；为石墨烯含量.；为石墨烯含量.；为石墨烯含量.；为含量石墨烯.；为石墨烯含量。由图 看出，当石墨烯含量为.时，摩擦系数曲线平稳。摩擦系数平均值最小为.，比未添加石墨烯的润滑脂摩擦系数减小了。图 石墨烯含量对石墨烯润滑脂摩擦系数的影响.图 石墨烯含量对石墨烯润滑脂磨斑直径的影响.图 是石墨烯含量对石墨烯润滑脂磨斑直径的影响，其中 为石墨烯含量；为石墨烯含量.；为石墨烯含量.；为石墨烯含量.；为含量石墨烯.；为石墨烯含量。由图 看出，当石墨烯含量为.时，磨斑直径最小为。磨斑直径较原始润滑脂磨斑直径小 。结 论（）当制备工艺为球料比 、球磨转速 、球磨时间 时，润滑脂与石墨烯混合均匀，表现出良好的摩擦性能，摩擦系数较小；（）当石墨烯的添加量为.时，石墨烯润滑脂摩擦性能好，摩擦系数为.、磨斑直径为 。比未添加石墨烯的润滑脂摩擦系数减小了、磨斑直径减小了。并且添加石墨烯后的润滑油表现出一定的自修复性。参考文献 宋应金，刘蕊，于宁，等.石墨烯在润滑油（脂）中的应用哈尔滨商业大学学报（自然科学版），（）：.，.，（）：.朱开吉.石墨烯 二硫化钨复合锂基润滑脂的制备及其性能研究长沙：湖南大学，.孔颖超.基于环境友好剥离方法的石墨烯润滑材料制备及其摩擦学性质研究扬州：扬州大学，.（下转第 页）广 州 化 工 年 月中华人民共和国药典 年版指导原则：分析方法验证指导原则接受标准。运用该方法检测连续三批次厄贝沙坦原料药，均未检出两种 亚硝胺类基因毒性杂质。所建立的厄贝沙坦原料药中两种 亚硝胺杂质的检测方法灵敏、准确、稳定，应用可靠，有助于进一步强化厄贝沙坦原料药中 亚硝胺类基因毒性杂质的市场监管，实现药品“无亚硝胺”，保障药品质量安全。参考文献，.：（），（）：.，.，（）：.吕国飞.厄贝沙坦氢氯噻嗪片联合美托洛尔治疗慢性充血性心衰的效果观察中国实用医药，（）：.陈莹莹.胺碘酮与厄贝沙坦联用治疗心力衰竭并心律失常的临床研究黑龙江医药，（）：.，（），.胡建娥.雷公藤多苷联合厄贝沙坦治疗 肾病的效果分析吉林医学，（）：.杨成林，王晓莉.厄贝沙坦治疗原发性高血压早期肾损害的效果及安全性临床合理用药杂志，（）：.钟庆荣，钟娟.血管紧张素受体拮抗剂治疗糖尿病肾病机制研究进展中国社区医师，（）：.刘莉，罗鹏，周田田，等.厄贝沙坦对高血压合并 型糖尿病大鼠胰岛素抵抗 信号通路的影响中国临床解剖学杂志，（）：杨兴然.硝苯地平辅助厄贝沙坦治疗糖尿病合并高血压的临床研究海峡药学，（）：.林海龙，王旭开，王其梗，等.血管紧张素转换酶抑制剂与血管紧张素受体拮抗剂治疗高血压：有无优劣之分？如何选择？中华高血压杂志，（）：.：.，.，（）：.，.：，：.：.（）（）：.国家药典委员会.关于缬沙坦国家标准修订稿的公示（第二次）：.（）（）：.：.：.（）：.（）：.国家药典委员会.中华人民共和国药典 版北京：中国医药科技出版社，：.汪锡佳.盐酸雷尼替丁胶囊的质量研究成都：成都大学，.裴后猛.厄贝沙坦中亚硝胺类基因毒性杂质及其前体物亚硝酸盐的检测方法学研究 青岛：青岛大学，.（上接第 页）宋应金，刘蕊，于宁，等.石墨烯在润滑油（脂）中的应用哈尔滨商业大学学报（自然科学版），（）：.，.，：.，.，.