一种实现纳米BN粉末在润滑油中稳定分散的方法技术

一种实现纳米BN在润滑油中稳定分散的方法，首先在润滑油中加入BN纳米颗粒和硅烷偶联剂，利用超声充分震荡分散，然后水浴加热反应；将聚异丁烯丁二酰亚胺(T154)加入到溶液中并利用超声充分震荡溶解，反应结束后得到长时间稳定分散的纳米氮化硼油溶液。本发明专利技术实现了纳米BN油溶液的快速制备，以硅烷偶联剂作为分散剂，以T154作为稳定剂，得到了良好分散且稳定的纳米BN油溶液，为BN纳米颗粒作为润滑油添加剂在工业上的应用奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种实现纳米BN在润滑油中稳定分散的方法，首先在润滑油中加入BN纳米颗粒和硅烷偶联剂，利用超声充分震荡分散，然后水浴加热反应；将聚异丁烯丁二酰亚胺(T154)加入到溶液中并利用超声充分震荡溶解，反应结束后得到长时间稳定分散的纳米氮化硼油溶液。本专利技术实现了纳米BN油溶液的快速制备，以硅烷偶联剂作为分散剂，以T154作为稳定剂，得到了良好分散且稳定的纳米BN油溶液，为BN纳米颗粒作为润滑油添加剂在工业上的应用奠定了基础。【专利说明】一种实现纳米BN粉末在润滑油中稳定分散的方法
本专利技术涉及一种纳米材料作为润滑油添加剂的制备方法，特别涉及一种实现纳米BN在润滑油中稳定分散的方法。
技术介绍
随着机械设备的发展，单一的液体润滑剂无法满足机械系统苛刻运行环境的要求，如超高/低温，超高真空，辐射，极压，超高/低速等。由于S、P等添加剂对环境的负面影响，近些年各国政府出台了严厉的排放政策，限制了传统润滑油添加剂的使用。 固体润滑剂超细粉在润滑脂中得到了大量的应用，具有良好的减摩抗磨效果。如，MoS2、石墨、六方氮化硼、硼酸和PTFE等与润滑脂混合可以明显提高润滑油的润滑性能。但是较高温度以及高的洁净环境等条件限制了 MoS2、石墨、WS2等纳米颗粒的应用，如金属成型和食品机械的润滑等。 纳米BN由于具有良好的热稳定性以及环境友好性而受到了关注。氮化硼(BN)由相同数量的氮原子和硼原子组成，如图1所示。氮化硼有两种异构形态，其中一种形体类似于金刚石而另一种则类似于石墨。类似于金刚石的形体是现时所知的几乎最硬的物质(立方氮化硼)，类似于石墨的形体是一种十分实用的润滑剂(六方氮化硼)。 实验中采用的六方氮化硼:也称h-BN、a-BN或g-BN (graphitic BN)。纳米氮化硼粉末结构呈六方晶系结构，晶体中的电子数和石墨相同，是在同一平面上展开的六角网状的原子层重叠结构，层间距为0.333nm，如图1所示。高纯度的氮化硼为白色或者淡黄色微粉，具有良好的耐热性，化学稳定性和电绝缘性，因此适宜做高温润滑剂，具有“白石墨”之称。 Yoshitsugu 等在《Wear》(1999,232,199-206)上发表了题为 “Boron nitride asa lubricant additive”的文章，结果表明在石錯油中添加BN可以明显降低SUJ2轴承钢-SUJ2轴承钢配副之间的磨损量；Celik等在《Particulate Science and Technology:AnInternat1nal Journal》(2Ol3, 31，5Ol-5O6)上发表了题为“Effect of Nano HexagonalBoron Nitride Lubricant Additives on the Frict1n and Wear Properties of AISI4140 Steel”的文章，研宄结果表明，在发动机油(SAE10W)中添加适量纳米BN颗粒可以提高SAE10W的抗磨减摩性能。以上结果表明，BN颗粒作为添加剂可以有效的提高润滑油抗磨减摩性能；但是如何提高纳米颗粒在润滑油中的分散稳定性，防止其团聚和聚沉，获得长时间的稳定分散是急需解决的难题。 专利US2012/0053095A1在传动油中采用烯烃共聚物等表面活性剂分散BN ;专利CN 100999692采用烷基化聚乙烯吡络烷酮分散BN ;专利CN 103275788A在PA06中采用WD20硅烷偶联剂分散BN。但是文献中仅研宄如何分散BN，并没有研宄分散后BN油溶液的稳定性以及如何保证纳米BN油溶液的稳定性，并不适宜于工业应用。 因此，有必要研宄获得同时具有良好分散性和良好稳定性的BN油溶液。利用硅烷偶联剂作为分散剂，聚异丁烯丁二酰亚胺作为高分子稳定剂，可以制备出良好稳定分散的BN油溶液。
技术实现思路
针对上述BN油溶液制备工艺中的不足，本专利技术的目的在于提出一种实现纳米BN在润滑油中稳定分散的方法，能够获得良好分散性和稳定性的BN油溶液，通过本专利技术可以大批量的配制含纳米BN颗粒的润滑油，提高润滑油的抗磨减摩性能。 为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案: 一种实现纳米BN在润滑油中稳定分散的方法，包括以下步骤: 第一步，将纳米BN颗粒和硅烷偶联剂超声分散于润滑油中，制成乳白色的纳米BN油溶液； 所述的纳米BN是六方氮化硼，呈六方晶系层状结构，平均颗粒大小为1-1OOOnm ； 所述的超声分散是:工作频率30-90kHz ;超声功率50-150W ;超声时间为15_90min ； 所述的润滑油包括矿物油、合成油以及多种油矿物油或/和合成油的混合物； 所述的硅烷偶联剂是:结构式为Y-R’-S1-(OR)3类型的有机硅化物或者其混合物；其中Y是指能与聚合物中的官能团反应的有机基团，R’为亚烃基，S1R为硅烷氧基，R为烃基; 所述的纳米BN油溶液中的纳米BN含量为润滑油总量的0.0lwt %至1wt % ； 所述的纳米BN油溶液中的硅烷偶联剂含量为BN纳米颗粒量的0.1wt %至1wt % ； 第二步，采用恒温水浴加热反应，并充分搅拌，反应结束后得到表面改性的纳米BN颗粒； 所述的水浴加热反应，充分搅拌是:利用磁力搅拌，频率为20-60HZ，设定温度40-100°C，搅拌时间 10min-60min ； 第三步，将稳定剂聚异丁烯丁二酰亚胺T154加入到纳米BN油溶液中，并充分超声震荡溶解，得到具有良好稳定性的纳米BN油溶液，稳定剂聚异丁烯丁二酰亚胺T154用量为纳米BN颗粒量的0.0lwt%至润滑油总量的1wt%。 与现有制备方法相比，本专利技术的优点在于提供了一种同时具有良好分散性和良好稳定性的纳米BN油溶液的制备方法，利用本专利技术制备的纳米BN油溶液如图3所示。利用硅烷偶联剂的分散性，聚异丁烯丁二酰亚胺的稳定性，得到了稳定分散的BN油溶液，为纳米BN颗粒作为润滑油添加剂在工业中的应用奠定了基础。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术中使用的六方氮化硼晶体结构图。 图2是本专利技术步骤示意图。 图3是本专利技术中配置的纳米BN油溶液；其中:图3 (a)为经硅烷偶联剂修饰后加入T154稳定剂的Nano-BN润滑油溶液；图3 (b)为只含有硅烷偶联剂的Nano-BN润滑油溶液。 图4是本专利技术的纳米BN油溶液与只添加硅烷偶联剂(无稳定剂)的纳米BN油溶液吸光度随时间变化曲线的对比。 图5是本专利技术中不同含量稳定剂T154对纳米BN油溶液稳定性的影响。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。 实施例一 参照图2，本实施例包括以下步骤: 第一步，将平均粒径80nm的纳米BN颗粒0.04g和硅烷偶联剂KH-550 ( γ -氨丙基三乙氧基硅烷)0.0016g超声分散于40g石蜡油中，制成乳白色的纳米BN油溶液，得到浓度为0.1wt %的BN分散油溶液； 参照图1，所述的纳米BN是指六方氮化硼，呈六方晶系层状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现纳米BN在润滑油中稳定分散的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将纳米BN颗粒和硅烷偶联剂超声分散于润滑油中，制成乳白色的纳米BN油溶液；所述的纳米BN是六方氮化硼，呈六方晶系层状结构，平均颗粒大小为10‑1000nm；所述的超声分散是：工作频率30‑90kHz；超声功率50‑150W；超声时间为15‑90min；所述的润滑油包括矿物油、合成油以及多种油矿物油或/和合成油的混合物；所述的硅烷偶联剂是：结构式为Y‑R’‑Si‑(OR)3类型的有机硅化物或者其混合物；其中Y是指能与聚合物中的官能团反应的有机基团，R’为亚烃基，SiOR为硅烷氧基，R为烃基；所述的纳米BN油溶液中的纳米BN含量为润滑油总量的0.01wt％至10wt％；所述的纳米BN油溶液中的硅烷偶联剂含量为BN纳米颗粒的0.1wt％至10wt％；第二步，采用恒温水浴加热反应，并充分搅拌，反应结束后得到表面改性的纳米BN颗粒；所述的水浴加热反应，充分搅拌是：利用磁力搅拌，频率为20‑60Hz，设定温度40‑100℃，搅拌时间10min‑60min；第三步，将稳定剂聚异丁烯丁二酰亚胺T154加入到纳米BN油溶液中，并充分超声震荡溶解，得到具有良好稳定性的纳米BN油溶液，稳定剂聚异丁烯丁二酰亚胺T154用量为纳米颗粒量的0.01wt％至润滑油总量的10wt％。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董光能，吴红星，董国忠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61