膨胀石墨的表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能

　　固体润滑剂作为润滑油添加剂使用已经有很长的历史了,而石墨就是应用较为广泛的固体润滑剂之一,如含35% ~40%石墨的蓖麻油可作金属锻冶润滑剂和抗粘结剂,含有50%石墨的白油可作抗粘结剂、脱模剂和高温润滑剂等。侯越峰[1]和黄海栋[2]等制备了片状纳米石墨,试验结果表明它具有非常好的摩擦学性能。

　　膨胀石墨是石墨的衍生物,近年来对它的研究非常多[3-5]。膨胀石墨除保留石墨原有的润滑性质外,还由于层间距离的拉大等因素,从而提高了其润滑性。将吸满润滑油的膨胀石墨和四氟乙烯及聚缩醛混合制成的复合材料是良好的耐摩减磨含油树脂。将膨胀石墨加入润滑脂中,可使其剪切强度、粘度和胶状体稳定性得到改善。膨胀石墨良好的极性吸附效应和高温掩蔽效应,使其在润滑油减摩抗磨方面产生了明显的增效作用[6]。本文作者利用超声波处理蠕虫石墨得到蠕虫石墨和纳米石墨薄片的混合体,在基础油中对其进行原位改性,并考察其作为基础油添加剂的摩擦学性能。

　　1　试验部分

　　1.1　主要原料及仪器

　　可膨胀石墨:青岛石墨制品有限公司产品,膨胀率30 mL/g;氰基丙烯酸乙酯:市售工业品; AN 10全损耗系统用油:市售工业品。PE21725X傅立叶红外光谱仪、SDIQ600热分析仪、北大青鸟BDX3300型XRD仪、MQ800四球试验机以及MWW21P万能摩擦磨损试验机。

　　1.2　膨胀石墨润滑油添加剂的制备及改性

　　膨胀石墨添加剂的制备[7]:将可膨胀石墨置于950℃高温炉中膨化,得到蠕虫石墨。然后将蠕虫石墨以质量比M石墨∶M溶剂=1∶150分散在90%的乙醇中,用超声波处理10 h,过滤真空干燥后即得到黑色的粉末状膨胀石墨润滑油添加剂,它是蠕虫石墨和纳米石墨薄片的混合体。

　　膨胀石墨润滑油添加剂的原位改性:将制备的膨胀石墨润滑油添加剂按1.0% (质量分数)分散在AN 10全损耗系统用油中,用超声波分散均匀后,再在超声波振荡下缓慢滴加2.0%氰基丙烯酸乙酯,滴加完毕后升温搅拌数分钟即可得分散均匀稳定的添加剂分散体系。取一部分分散体系,用石油醚稀释后过滤,再分别用石油醚和丙酮洗涤数次,真空干燥后得灰色粉末,备用。

　　1.3　摩擦学试验

　　将1.0% (质量分数)的添加剂分散体系按需要稀释成各种含量,采用MQ800四球试验机检测了含添加剂润滑油的极压性能(pB和pD值);采用MWW21P万能摩擦磨损试验机检测了它们的抗磨性能(WSD值)和减摩能力,以此来评价添加剂的效用。所用钢球为重庆钢球厂生产,材质为GCr15,直径为12.7 mm,硬度为HRC 65。试验条件为:载荷294 N,转速1 500 r/min,试验时间30 min。

　　2　结果与讨论