纳米润滑油添加剂微粒的表面改性

2017-10-21郝梦洋朱欣

中国化工贸易·中旬刊 2017年1期

郝梦洋　朱欣

摘要：使用合适的基团对纳米微粒表面进行改性，能够显著改善纳米微粒在基础油中的稳定性和分散性。本文通过对纳米微粒的分散性和稳定性的理论分析，进一步阐述了表面改性的机理，最后总结了改性后的纳米微粒在润滑方面的显著特征。

关键词：纳米改性；润滑油添加剂；稳定性；分散性

使用润滑油是减小机械摩擦磨损的主要方法，为了进一步提高润滑油的性能，可以向润滑油中加入添加剂，从而提高润滑油的润滑性能。纳米微粒具有不同于常规材料的特性，由于其特殊的表面效应和量子尺寸效应，使其能够在摩擦表面形成纳米颗粒或者润滑膜，提高承载力，产生抗磨减摩的效果，而且纳米微粒本身粒径小不会阻塞油路。然而由于纳米微粒本身的表面活性能大、粒子之间吸附力强，以及重力作用，纳米微粒容易发生团聚，成为纳米材料进行推广的阻碍。为了解决纳米微粒润滑油添加剂的制约因素，除了加入分散剂之外，可以对纳米微粒的表面进行改性研究。

1 纳米微粒在基础油中的分散稳定性理论分析

1.1 分散性

分散性指纳米微粒在润滑油中是否均匀分布，纳米微粒在润滑油中的分散情况主要与纳米材料粒度和种类有关，由于其表面活性很高，容易集聚成块状的物质，不仅丧失纳米微粒的润滑性能，而且会造成基础油本身的性能降低。

1.2 稳定性

稳定性指在高温、高负荷等苛刻条件下使用时，纳米润滑油添加剂是否仍具有优异的减摩抗磨性能。稳定性主要與重力因素以及微粒之间的分子运动有关。由于润滑油的粘度较大，不利于纳米微粒进行布朗运动，重力不易抵消，随着技术的发展，润滑油的使用环境趋向于更高的压力和温度，如何提高纳米微粒润滑油添加剂的稳定性成为重要的研究方向。

2 纳米微粒表面改性机理

纳米微粒表面改性指通过与纳米微粒表面结合的特征基团和纳米微粒表面之间的相互作用，改变微粒表面的可润湿性、油溶性、水溶性等。对微粒表面进行改性的改性剂包括无机化合物、纳米粒子、聚合物、有机化合物，目前使用较多的改性剂有油胺、油酸、DDP（二烷基二硫代磷酸）等。

3 改性后纳米微粒的特征

3.1 良好的分散性和稳定性

纳米微粒本身油溶性差，实验室一般通过超声等方法使其均匀分散在基础油中，然而随着时间的推移，纳米微粒会发生团聚，生成沉淀，纳米润滑剂较差的稳定性和分散性也成为进一步推廣应用的限制因素。改性后的纳米微粒，由于表面被油溶性物质修饰，具有良好的油溶性。例如纳米TiO2微粒本身具有疏水性，在油中不易分散，对其表面进行改性能够实现在基础油中良好的稳定性。

3.2 润滑性能好、使用温域宽

纳米微粒在空气中易发生氧化，改性后的纳米微粒表面被修饰剂包裹，能够防止纳米微粒与空气中的氧气接触。例如纳米SiO2活性高，非常不稳定，对其进行改性后，润滑性能显著提高，摩擦系数明显降低。改性方法包括表面接枝聚合法、表面活性剂法等。

3.3 应用范围广

润滑油的基础油包括植物油、矿物油、合成油。使用不同的修饰剂能够使纳米微粒适用于多种的础油中，扩宽其应用范围。目前常规的添加剂主要在矿物油中使用，矿物油的降解性差，对环境造成一定程度的污染。

4 结论

纳米微粒的表面改性主要是为了克服纳米粒子易聚集、易沉淀的特点，同时也存在着多种修饰方法，目前运用较多的是高温液相合成法。随着环境问题越来越严峻，如何制备出环保高效的添加剂也成为热门研究课题，在使用合适的修饰剂时应尽量不引入对环境有害的物质，如S、Cl等元素，以免造成环境污染。

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