[發明專利]一種用作潤滑油添加劑的表面修飾納米材料及制法與應用

有效

• 申請號: 201410068071.5
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103804960A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 戴樂陽;孟榮剛;陳景鋒;林少芬
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: C09C1/36
• 分類號: C09C1/36;C09C1/62;C09C3/04;C09C3/10;C09C3/08;C10M125/10;C10M125/04;C10N30/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術和機械潤滑油技術領域，特別涉及一種用作潤滑油添加劑的表面修飾納米材料及其制備方法與應用。

背景技術

潤滑油是機械設備正常運轉的重要保障，潤滑油添加劑是各種高級潤滑油的精髓，它能賦予潤滑油本身不具備的一些特殊性能，例如減小摩擦系數、提高抗磨性能、修復磨損表面等。將納米材料作為添加劑應用于潤滑體系中，是一個全新的研究領域。由于納米材料具有比表面積大、高擴散性、低燒結性、熔點降低等特性，因此以納米材料為基礎制備的新型潤滑油添加劑材料，應用于摩擦系統中，將以不同于傳統載荷添加劑的作用方式，起到減摩抗磨作用。這種新型潤滑材料不但可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦系數，而且可以對摩擦表面進行一定程度的填補和修復，起到抗磨作用。目前很多納米潤滑油添加劑的主要組分都是選用一些具有特殊性能的無機納米材料。

但是，只有當納米顆粒在潤滑油中達到穩定、均勻的分散狀態，才能有效預防潤滑油在輸送油管中發生沉積、堵塞濾器，進而保證潤滑油的正常使用，發揮其作為添加劑的特殊功能。因此，將添加劑顆粒細化到納米粒徑，并進行表面修飾，使其由原先不親油的無機粒子改性成油溶性納米粒子，是制備潤滑油添加劑的一個關鍵技術。

目前，制備表面修飾納米顆粒粉末常用的工藝方法有多種，如機械球磨法、物理氣相沉積法、溶膠-凝膠法、沉淀法、水熱合成法、微乳液法等。在上述幾種制備方法中，除了機械球磨法外，其它幾種都屬于化學制備法的范疇。化學法制備納米粉末材料，一般都具有設備結構復雜、工藝操作要求嚴格、制粉量小、生產成本高、能耗大的缺點。而普通機械球磨法制備表面修飾的微納米粉末具有粒徑分布寬的缺點，并且由于產生的機械力化學效應有限，只能實現對粉體表面簡單的包覆。由于這種表面修飾的效果不佳，粉體表面修飾層容易發生脫吸脫附，導致添加劑粉體在潤滑油中團聚沉淀。并且，普通機械球磨制備納米粉體還普遍存在球磨時間較長、粉末污染嚴重的問題。

利用介質阻擋放電輔助機械球磨是一種特殊外場輔助球磨的新方法。在球磨過程中，外加的介質阻擋放電等離子體會引起粉體的局部高溫，產生“熱爆”現象，同時介質阻擋放電產生的高速高溫脈沖電子沖擊粉末表面，增加粉體表面的微區應力和應變，因此介質阻擋放電輔助球磨粉體的納米化進程被大大加速，獲得納米粉體所需的球磨時間大大縮短。更為重要的是，由于介質阻擋放電等離子體對一些高分子聚合物可以較為容易地誘發斷鍵和聚合等作用，增加納米粉體表面的活性點和活性基團，增強納米粉體與有機表面修飾劑的相互作用，因此介質阻擋放電輔助機械球磨有望實現一步法制備表面改性的納米粉體。

但是，采用介質阻擋放電輔助機械球磨技術制備表面修飾納米粉體，存在很大的技術困難。精確控制介質阻擋放電輔助機械球磨的工藝參數及球磨罐內的溫度極其重要，當放電過強時高溫會引發表面修飾劑有機材料的燒損、變質與破壞，而放電過弱時又無法實現表面修飾劑與待處理粉體的活化與改性。

發明內容

為克服現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種用作潤滑油添加劑的表面修飾納米材料的制備方法。本發明通過對中國專利ZL200510036231.9中公開的等離子體輔助高能球磨裝置進行改進得到介質阻擋放電等離子體輔助機械球磨裝置，利用改進后的設備一步法實現顆粒粉末的納米化和表面改性，制備得到表面修飾納米材料。

本發明的另一目的在于提供上述制備方法獲得的表面修飾納米材料，所述表面修飾納米材料活性大，分散性良好。

本發明的再一目的在于提供上述表面修飾納米材料的應用。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種用作潤滑油添加劑的表面修飾納米材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將待處理粉末與表面修飾劑混合均勻，獲得待處理粉末混合物；

（2）在介質阻擋放電等離子體輔助機械球磨裝置的球磨罐中裝入磨球和待處理粉末混合物，封閉球磨罐；

所述的介質阻擋放電等離子體輔助機械球磨裝置為產生等離子體的介質阻擋放電電源與振動球磨機相結合的用于球磨制備納米粉體材料的裝置；

（3）往所述球磨罐內通入放電氣氛介質，關閉球磨罐的氣閥；

（4）接通球磨罐冷卻液腔的循環冷卻液，通過恒溫槽調節循環冷卻液的溫度以控制球磨罐的溫度；

（5）接通介質阻擋放電電源，根據放電氣氛介質種類及氣壓，調節放電參數，并啟動電動機帶動激振器，進行介質阻擋放電等離子體輔助機械球磨，獲得表面修飾納米材料。

優選的，步驟（1）待處理粉末與表面修飾劑的質量比為100:（3～5）；