Nb制造技术

本发明专利技术公开了一种Nb

Nb

【技术实现步骤摘要】
Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂、其制备方法与应用
本专利技术涉及一种水润滑添加剂，尤其涉及一种MXene复合材料Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂，以及使用有机碱调控并制备MXene复合材料Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂的方法与应用，属于水润滑添加剂

技术介绍
无论在机械还是能源行业，减摩与抗磨性能都一直是人们所追求的机械特性。从全球层面上看，世界总能源的约20％消耗在摩擦过程中，约80％的机械零部件损坏由摩擦引起，磨损导致。因此，为了减小摩擦带来的能量损耗与经济损失，最直接且最有效的方法就是在摩擦副之间添加润滑剂，避免两者直接接触，从而减少配合件之间的磨损。水基润滑剂凭借其优异的冷却性能与阻燃性能，以及相比于油基润滑剂而言较高的安全性与低污染性而广泛应用机械润滑，切割液和液压液等领域。然而，水基润滑剂却由于润滑性能的不足，在实际应用中往往不被重视。因此，高效的水基润滑剂添加剂的制备就显得尤为重要。Nb2C作为MXene系材料中的一种，具有比表面积大、导电性好、亲水性高、弹性模量大、载流子迁移率高等优点。凭借其天然拥有的亲水性和类石墨烯状的风琴状结构，只要对Nb2C材料进行插层剥离，使之成为纳米或者亚纳米级别的少层甚至单层MXene材料，就能让其具有二维片层材料所拥有的优异性能，然而在此基础上进一步提升其作为水基润滑添加剂的耐磨减磨性，其结构调控与稳定分散就是需要解决的重点问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种MXene复合材料Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂及其制备方法，以克服现有水基润滑剂的不足。本专利技术的另一目的还在于提供所述MXene复合材料Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种MXene复合材料Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂的制备方法，其包括：以有机碱对Nb2C材料进行插层与剥离，获得减薄的Nb2C材料，其中，所述有机碱包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的任意一种或两种以上的组合；使所述减薄的Nb2C材料与水均匀混合并搅拌，形成Nb2C/Nb2O5复合材料，获得Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂。进一步地，所述减薄的Nb2C材料的层数为少层或单层。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂。本专利技术实施例还提供了一种水基润滑剂，其包含前述的Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂和水。进一步地，所述水基润滑剂中Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂与水的质量体积比为0.25～1.0mg/1ml。进一步地，所述的水基润滑剂还包含表面活性剂。本专利技术实施例还提供了前述的Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂或水基润滑剂于制备高水基的润滑液、液压液、切削液或冷轧液等领域中的用途。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供的使用有机碱调控并制备MXene复合材料Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂的方法，所获水基润滑剂添加剂具有良好的润滑效果和耐磨性能；向水中加入本专利技术的MXene复合材料Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂，能明显减低纯水摩擦系数约90％，并且减少磨损率约57％，除此之外，该Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂还具有较好的稳定性和安全性能，降低能耗减少环境污染，可广泛应用于高水基的润滑液、切削液、冷轧液以及难燃液压液等高水基润滑剂领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一典型实施例中添加了Nb2C/Nb2O5复合材料后的水溶液在不同浓度下与去离子水对比的摩擦系数图。图2是本专利技术一典型实施例中添加了Nb2C/Nb2O5复合材料后的水溶液在不同浓度下与去离子水对比的磨损率图。具体实施方式鉴于现有技术中水润滑剂润滑性能差、粘附性差等技术问题，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要通过如下步骤实现：一、用有机碱对Nb2C进行插层与剥离，从而达到剥离减薄的作用；二、对已减薄的Nb2C进行结构调控，得到Nb2C/Nb2O5的复合结构材料；三、制备可以稳定分散于去离子水中的Nb2C/Nb2O5复合材料添加剂。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供了一种Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂的制备方法，其包括：以有机碱对Nb2C材料进行插层与剥离，获得减薄的Nb2C材料，其中，所述有机碱包括四甲基氢氧化铵(TMAOH)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)、四丙基氢氧化铵(TPAOH)、四丁基氢氧化铵(TBAOH)等中的任意一种或两种以上的组合；使所述减薄的Nb2C材料与水均匀混合并搅拌，形成Nb2C/Nb2O5复合材料，获得Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂。在一些实施例中，所述制备方法具体包括：将Nb2C材料与水混合，形成Nb2C水溶液，之后向所述Nb2C水溶液中加入所述有机碱水溶液，并进行磁力搅拌，再将混合液pH值调节至中性，获得减薄的Nb2C材料。进一步地，所述减薄的Nb2C材料的层数为少层或单层。进一步地，所述减薄的Nb2C材料具有类石墨烯二维片层结构。进一步地，所述Nb2C材料与水的质量体积比为150～200mg：100ml。亦即，所述Nb2C水溶液的制备方法为：每100ml的去离子水中，加入150-200mg的Nb2C粉末。进一步地，所述Nb2C水溶液与所述有机碱水溶液的体积比为100：8～12，所述有机碱水溶液中有机碱的含量为50～70wt％。亦即，每100ml的Nb2C水溶液，加入的当量为50～70wt％的有机碱水溶液含量为8～12ml。在一些实施例中，所述磁力搅拌的转速为200～350转/分钟，外部温度条件为室温，置于空气中，搅拌时间为25～35h。在一些实施例中，制备剥离后的单层或者少层的Nb2C粉末前，需通过酸中和或者透析法使原溶液体系pH与纯水相近。进一步地，所述制备方法包括：至少采用加酸中和、透析法中的任一种方式，使所述混合液pH值调节至中性。在一些实施例中，所述减薄的Nb2C材料与水的质量体积比为80～100mg：100ml。亦即，单层或少层的Nb2C粉末与去离子水的配制比例为：每100ml去离子水加入80～100mgNb2C粉末。在一些实施例中，所述制备方法包括：将所述减薄的Nb2C材料与水均匀混合，并于室温磁力搅拌20～24h，转速为300～500转/分钟，形成所述Nb2C/Nb2O5复合材料。其中，作为本专利技术的一更为优选的实施案例之一，使用有机碱调控并制备得到MXene复合材料Nb2C/Nb2O5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Nb

【技术特征摘要】
1.一种Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂的制备方法，其特征在于包括：
以有机碱对Nb2C材料进行插层与剥离，获得减薄的Nb2C材料，其中，所述有机碱包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的任意一种或两种以上的组合；
使所述减薄的Nb2C材料与水均匀混合并搅拌，形成Nb2C/Nb2O5复合材料，获得Nb2C/Nb2O5水润滑添加剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将Nb2C材料与水混合，形成Nb2C水溶液，之后向所述Nb2C水溶液中加入所述有机碱水溶液，并进行磁力搅拌，再将混合液pH值调节至中性，获得减薄的Nb2C材料。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述减薄的Nb2C材料的层数为少层或单层；优选的，所述减薄的Nb2C材料具有类石墨烯二维片层结构。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述Nb2C材料与水的质量体积比为150～200mg：100ml；和/或，所述Nb2C水溶液与所述有机碱水溶液的体积比为100：8～12；优选的，所述有机碱水溶液中有机碱的含量为50～70wt％。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述磁力搅拌的转速为200～350转/分钟，温度为室温，搅拌时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文杰，成浩，陈俊丰，吴杨敏，王立平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33