[发明专利]一种制备纳米硫代锑酸锑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工领域，适合于用作润滑油脂的极压抗磨添加剂及固体润滑剂，具体说是纳米硫代锑酸锑的制备方法。

技术背景

极压抗磨添加剂是润滑油脂的主要添加剂，该类添加剂的目的和功能是使机械摩擦面形成二次化合物保护膜，防止磨耗，并可在极压润滑状态下防止烧附或烧剥现象发生，从而提高润滑性能。人们在现有的润滑油脂中添加各种类型的添加剂，对提高油脂的性能获得了很大成功。硫代锑酸锑是一种性能极其优良的润滑油脂极压抗磨添加剂及固体润滑剂。20世纪80年代由美国首先研制成功并很快应用于海军装备。许多文献作了报导并对其性能给予了高度的评价，少量添加于润滑脂中，可明显提高其承载能力和抗磨损能力，其极压抗磨性远优于传统的MoS₂、WS₂、石墨，与所有的基础脂如锂基脂、粘土脂、硅脂及复合铝基脂等都有较好的相容性，对各种合金包括难以润滑的铬工具钢及不锈钢等均有很好的润滑效果，热稳定性好，适合于高真空、高负荷、辐射等特殊情况使用。

比较典型的硫代锑酸锑合成方法有三种。第一种方法以Sb₂O₃和KOH为起始原料与Na₂SbS₄·9H₂O反应得到硫代锑酸锑产品。，第二种方法在乙醇介质中使用SbX₃(Cl，F)与Na₂SbS₄·9H₂O反应，直接合成硫代锑酸锑，第三种方法采用稳定的三氧化锑代替三卤化锑作反应剂，在水溶液中直接与Na₂SbS₄·9H₂O反应得到游离硫含量小于1％的SbSbS₄，产率约为90％。

上述三种方法都是关于普通硫代锑酸锑的制备方法，而未涉及纳米硫代锑酸锑的形态结构的控制。公开号为101468814A的专利申请采用第三种方法制备硫代锑酸锑是本发明进行之前一个早期研究，发明人发现由该方法得到的产品颗粒粗大，粒度分布不均匀(平均粒度为500纳米，粒度标准偏差为30％)，润滑性能低，并且无法抑制Na₃SbS₄·9H₂O的分解和三氯化锑的水解问题而导致体系不稳定和产品质量下降。

发明人通过研究也认识到硫代锑酸锑颗粒的大小及分散的均匀程度对润滑性能影响较大，随着颗粒粒径的减小，表面原子百分比增大，表面缺陷结构增多，纳米硫代锑酸锑表现出独特的体积效应、量子尺寸效应和隧道效应使其在基础油脂的分散性和相容性是普通硫代锑酸锑不可比拟的，产品的润滑性能明显改善。但如何有效地成功制备纳米硫代锑酸锑仍是发明人及本领域的技术人员所面临的、且迫切需要解决的一个问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，发明的目的在于提供一种采用均匀沉淀方法，通过控制硫代锑酸锑生长过程的一系列工艺参数来制备纳米硫代锑酸锑。该工艺产率高、无三废污染，产品粒度分布窄。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的，包括以下步骤：

1)利用硫化钠溶液浸出焦锑酸钠，控制浸出液中锑的浓度为60-130g/L，浸出温度为70-85℃，浸出时间为2-3h，然后把这种浸出液进行冷却结晶，得硫代锑酸钠中间品，再将硫代锑酸钠中间品配成含锑70-110g/L的五价锑溶液。

2)用盐酸的氯化钠溶液浸取锑白，控制浸出终点pH值为0.5-1.0，锑的浓度为60-110g/L，液固比为8-10mL/g，浸出时间为0.5-1h，得到三价锑溶液。

3)缓冲溶液的配制，添加适量表面活性剂；所述的HCl+NaCl+H₂O的缓冲体系，其pH值为0.5-1.5，NaCl浓度为5.0mol/L，表面活性剂浓度为5-10g/L；所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种；

4)将步骤(1)和步骤(2)所制备的溶液按其中的含锑量1∶1的比例同时通过恒流泵或流量计缓慢加入到步骤(3)中所制备的缓冲体系中进行均相沉淀，控制五价锑和三价锑溶液加料速度为8-10mL/min，超声波搅拌。合成时控制缓冲溶液体系的温度为20-30℃，pH值为0.5-1.5，超声频率为40kHz，功率为50w，时间为1-2h，控制缓冲体系中含固量小于0.3g/mL。

5)将由步骤(4)所得沉淀陈化得硫代锑酸锑滤饼；