新闻动态
你现在的位置: > 新闻动态 > 技术百科 >

纳米金刚石与减摩剂(5)

时间:2018-10-10 08:25 作者:石科院-李云鹏 点击:
------分隔线----------------------------

②纳米粒子的表面修饰问题。

所谓表面修饰,也称作改性,而改性的前提是对纳米金刚石的表面进行表征。

研究表明,纳米金刚石表面含有大量官能团、悬键,这是其化学活性高、吸附性能强、表面能高、容易团聚的原因。顾名思义,官能团,是决定有机化合物的化学性质的原子或原子团悬挂键是化学键,一般晶体因晶格在表面处突然终止,在表面的最外层的每个原子将有一个未配对的电子,即有一个未饱和的键,这个键称为悬挂键,即悬键。然而,几乎所有的学者,都无法给出所谓官能团的具体类型,大都含糊其辞,如含氧官能团OH(羟基)、C=O(羰基)、COOH(羧基)的金刚石等。纵然如此,我们姑且认为纳米粒子表面还存在着可以进行化学反应的活性中心。

实际上,我们能够接触到的固体纳米材料如金刚石粉末,已经是纳米金钢石的团聚体。解聚这些个团聚体并使之在非极性液体介质(如润滑油基础油)中均匀分散,可以有两个途径:机械方法和化学方法。

如果只采用机械方法对纳米金刚石团聚体进行解聚,悬浮体系的稳定性不好,颗粒很容易重新聚集,仅采用化学方法,则无法解开纳米金刚石硬团聚体。可以采用机械化学方法,利用机械力的作用与表面活性剂和超分散剂的协同作用,在高能有效地粉碎纳米金刚石团聚体的同时,对纳米金刚石表面尤其是粉碎过程中新生成的表面进行修饰,改变其表面的官能团组成,调节其亲水疏水性能,从而实现纳米金刚石在介质中的稳定分散。

这里,提请各位注意两个名词:表面活性剂和超分散剂。大家一定听说过“钛偶联剂”,它是树脂和塑料行业中大量应用的钛酸酯类物质,实际上就是一种表面活性物质,也被称作“分子桥”,将无机物(金刚石)与有机物(润滑油添加剂)连接起来。

 

当然,除了钛偶联剂,常用的表面改性剂还有:有机酸,有机胺,有机硫磷酸,聚异丁烯双丁二酰亚胺,可以和金刚石表面的官能团或悬键进行连接。

下图,是纳米镍离子的制备和用油酸做改性剂,可以制备改性的纳米镍。

 

 

并不是纳米金刚石的含量越高,油品的抗磨性越好。这在下图中可以看到:


只是,以上所述,在纳米粒子的分散稳定性方面,也还是在实验室的规模进行探索,并且,很多想当然的所谓表征、改性、性能测试,都是无疾而终,不见最终结果,可见纳米粒子的均匀稳定分散,依然是其应用于润滑油中的瓶颈,更遑论规模应用。

       

作者:李云鹏,石油化工科学研究院,教授、高工、研究生导师,1987年南开大学研究生毕业后入职石科院,从事润滑油品及添加剂的研发工作近30年,在国内外学术期刊发表论文70余篇,发明专利15项,所主导研发产品获部级科技一等奖一次,其他奖项若干。