[發明專利]一種水滑石納米添加劑的制備與應用方法

有效

• 申請號: 201510282938.1
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN104893786B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 劉宇宏;王鴻棟;陳哲;雒建斌;任婧;胡躍強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C10M125/10
• 分類號: C10M125/10;C10M173/02;C10M177/00;C10N30/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于潤滑添加劑材料的技術領域，具體涉及一種水滑石納米添加劑的制備與應用方法。

背景技術

在過去的幾十年中，納米顆粒由于其特殊性能和尺度效應被廣泛應用在潤滑添加劑的制備中，該顆粒可以降低摩擦阻力，并可以減少機械部件在運行時的磨損。由于沒有良好潤滑條件而引起的能源損失以及材料耗費成為工業發展中面臨的巨大挑戰，并且是迫切需要解決的重大問題。潤滑劑在提高能量轉化效率、減少摩擦副材料磨損和提升傳動效率方面做出了重大貢獻。由于通常選用的潤滑油存在易燃危險、儲運不便、不易清洗以及對石化資源的消耗和對環境破壞等缺點，目前開發環境友好的水基潤滑液成為廣大研發機構的重要研究方向，而水基潤滑液中添加納米顆粒成為研究熱點。

純水由于粘度較低，在高壓強的摩擦過程中不易形成有效彈流潤滑膜，因此其工況往往處于邊界潤滑狀態，粗糙峰碰撞概率較高，摩擦磨損較為劇烈。普通顆粒添加劑由于尺寸較大，在加入水中后不易在摩擦過程中有效進入接觸區起到減摩作用，因此對于所添加的顆粒大小和物理性質有很高的要求，其各方向的尺寸最好在100nm以下。

水滑石又被稱為層狀雙金屬復合氫氧化物(Layered Double Hydroxide，LDH)，化學通式為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中M為金屬元素，可以由Mg²⁺,Ni²⁺,Mn²⁺,Zn²⁺等二價金屬陽離子和Al³⁺,Cr³⁺,Fe³⁺,Co³⁺等三價金屬陽離子組成；A^n-為陰離子，如CO₃^2-，NO₃^-，Cl^-，OH^-，SO₄^2-等陰離子，x為三價金屬陽離子所占的比重[M³⁺/(M²⁺+M³⁺)]，變化范圍從1/5到1/3。其結構特征為二維層板縱向有序排列形成三維晶體結構，層板內原子間由較強的共價鍵組成，層間則是較弱的相互作用，如離子、氫鍵和范德華力等。在滑移的過程中主體片層可以有效地起到平滑過渡，滑移過程中產生的水滑石片層能有效地在粗糙峰之間起到阻隔作用，從而產生減摩抗磨的作用。

發明內容

針對現有技術特點,本發明提供一種在水中穩定分散的水滑石納米添加劑的制備方法與應用方法。具體技術方案是：

一種水滑石納米添加劑的制備方法，其特征在于，所述水滑石納米添加劑的粒徑范圍是1納米至100納米；所述制備方法包括以下步驟：

1)將可溶性的二價及三價無機金屬鹽溶于水中配成A溶液，二價金屬離子與三價金屬離子的摩爾比為2～4；

2)將分散劑加入有機溶劑中配成B溶液；

其中，二價金屬陽離子濃度范圍為0.2mol/L～3.5mol/L,三價金屬陽離子濃度范圍為0.1mol/L～1.75mol/L。分散劑與有機溶劑之比為0.4～2。B溶液與A溶液的質量比例為9～1。

3)將A溶液在磁力攪拌下逐滴加入B溶液，滴加完畢后繼續攪拌得到濁液，轉移到自生壓水熱釜中，在70～120℃下水熱12～36小時，取出懸濁液后過濾，用水洗滌后，干燥。