功能化褶皱石墨烯球的制备及其在润滑油中摩擦性能的研究

发布时间：2021-04-20 13:15

　　石墨烯作为一种新型的纳米材料,具有相当多的优异性能,如自润滑性、热稳定性、高力学性能等,但石墨烯在油性介质中易团聚,难以稳定分散,限制了其有效利用。因此需要通过对石墨烯进行功能化修饰和微观调控,从而提高其利用率。本论文主要的研究内容如下:1.化学法褶皱石墨烯球的制备及其摩擦性能研究。以改性Hummer法制备的氧化石墨烯（GO）溶液为原液进行喷雾干燥,成功制备出了褶皱石墨烯球（CGB）,并以油酸、硬脂酸为改性剂,通过G―OH和―COOH间的缩合反应形成稳定的共价键,得到亲油性褶皱石墨烯球（MCGB）。利用SEM、XRD、FTIR等设备对其结构和形貌进行表征。结果发现制得的CGB为粒径10μm²0μm、表面褶皱程度较小且片层结构较厚的不规则球状颗粒。MCGB在基础油中自然静置一个月仍有较好的分散性,证明MCGB球间范德华力较弱,一定程度上能抑制颗粒间团聚。摩擦测试结果表明在基础油中添加0.01%MCGB减摩效果最佳,其摩擦系数、磨损量及磨斑直径分别降低2.08%、16.18%和11.48%。2.多孔褶皱石墨烯球的制备及其摩擦性能研究。为了增大褶皱石墨烯球表面褶皱程度,... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 石墨烯的制备
        1.2.1 剥离法制备石墨烯
        1.2.2 氧化还原法制备石墨烯
        1.2.3 SiC表面外延生长法制备石墨烯
        1.2.4 电弧放电法制备石墨烯
    1.3 石墨烯的功能化修饰
        1.3.1 共价键功能化修饰
        1.3.2 非共价键功能化修饰
    1.4 石墨烯作为润滑添加剂的研究进展
    1.5 硅酸镁润滑添加剂的研究进展
    1.6 本论文选题意义和研究内容
        1.6.1 选题意义
        1.6.2 主要研究内容
第二章 实验药品及仪器设备
    2.1 实验药品及试剂
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 材料测试与表征手段
        2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）
        2.3.2 X射线衍射测试（XRD）
        2.3.3 傅里叶变换红外光谱测试（FT-IR）
        2.3.4 X-射线光电子能谱（XPS）
        2.3.5 抗压能力测试
        2.3.6 摩擦性能测试
第三章 化学法褶皱石墨烯球的制备及其摩擦性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 褶皱石墨烯球的制备
        3.2.2 褶皱石墨烯球的改性
        3.2.3 褶皱石墨烯球基础油的制备
    3.3 产物表征
        3.3.1 微观结构表征分析
        3.3.2 X射线衍射表征分析
        3.3.3 红外光谱表征分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 MCGB在基础油中的分散性
        3.4.2 MCGB在基础油中添加量对其摩擦性能的影响
        3.4.3 磨斑表面形貌及XPS分析
        3.4.4 MCGB在基础油中的润滑机理
    3.5 本章小结
第四章 多孔褶皱石墨烯球的制备及其摩擦性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 多孔褶皱石墨烯球的制备
        4.2.2 多孔褶皱石墨烯球的改性
        4.2.3 多孔褶皱石墨烯球基础油的制备
    4.3 产物表征
        4.3.1 微观结构表征分析
        4.3.2 红外光谱表征分析
        4.3.3 PCGB抗压能力测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 MPCGB在基础油中的分散性
        4.4.2 MPCGB在基础油中添加量对其摩擦性能的影响
        4.4.3 磨斑表面形貌及XPS分析
    4.5 本章小结
第五章 纳米硅酸镁/褶皱石墨烯球复合材料的制备及其摩擦性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 纳米级硅酸镁的制备
        5.2.2 硅酸镁/氧化石墨烯复合材料的制备
        5.2.3 硅酸镁/氧化石墨烯复合材料的改性
        5.2.4 ML-MSH/GO基础油的制备
    5.3 产物表征
        5.3.1 微观结构表征分析
        5.3.2 X射线衍射表征分析
        5.3.3 红外光谱表征分析
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 ML-MSH/GO在基础油中的分散性
        5.4.2 MSH与 GO不同配比对其摩擦性能的影响
        5.4.3 ML-MSH/GO在基础油中添加量对其摩擦性能的影响
        5.4.4 磨斑表面形貌及XPS分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 本文创新点
    6.3 工作中的不足与建议
参考文献
致谢
硕士期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯的共价键功能化修饰研究进展[J]. 赖双权,金勇,祝晨耀,何文顺.  中国皮革. 2018(01)
[2]天然和人工合成蛇纹石作为纳米润滑油添加剂的摩擦学性能比较[J]. 张宇,严志军,严志宇,韩月.  润滑与密封. 2018(01)
[3]直链烷基修饰的疏水氧化石墨烯的制备与表征[J]. 姜云,林润,张弢.  功能材料. 2017(10)
[4]石墨烯对蓖麻油润滑性能影响的试验研究[J]. 王宏跃,钱善华,黄传辉,赵永武.  润滑与密封. 2017(10)
[5]氟化石墨烯的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究[J]. 郑帅周,周琦,杨生荣,杨志刚,王金清.  摩擦学学报. 2017(03)
[6]石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性[J]. 黄国家,陈志刚,李茂东,杨波,辛明亮,李仕平,尹宗杰.  化学学报. 2016(10)
[7]石墨烯改性润滑油[J]. 张伟,朱宏伟.  自然杂志. 2016(02)
[8]MoDTC与石墨烯复合润滑油添加剂的摩擦学性能[J]. 井致远,许一,张伟,尹艳丽.  装甲兵工程学院学报. 2016(02)
[9]石墨烯润滑添加剂的应用研究[J]. 程嘉兴,谢凤,李斌,张蒙蒙.  合成润滑材料. 2015(03)
[10]碳纳米管与石墨烯作为润滑油添加剂对界面摩擦磨损性能的影响[J]. 李瑞,陆天扬.  中国科技论文. 2015(10)



本文编号：3149750