[发明专利]纳米铜粉团聚体的分散方法

说明书

技术领域

本专利属于纳米粉体分散技术领域，特别是涉及一种纳米铜粉团聚体在润滑油介质中的分散方法。

背景技术

纳米铜粉作为润滑油添加剂在改善发动机的润滑、降低摩擦磨损、提高发动机动力性能、减少污染和延长寿命等方面具有广阔的应用前景。要发挥纳米颗粒所具有的特殊性能，必须使制备的铜粉尽量为单颗粒纳米粉体，但由于金属纳米颗粒具有极高的活性，以及纳米微粒间各种吸附力的存在，纳米颗粒间极易形成团聚体，一般所讲的纳米金属粉末实际上是其团聚体。因此，解决金属纳米团聚体的分散问题是其推广应用的关键技术之一。

从目前的研究来看，提高纳米材料在润滑油中的分散稳定性的方法主要有以下几个方面：（1）超声分散；超声分散是将需要处理的纳米颗粒悬浮液直接置于超声场中，用适当的频率和功率的超声波加以处理，强度很高。超声波分散作用的机理与空化作用有关。空化作用可以在微粒局部产生高温高压，并且伴随巨大的冲击力和微射流，这些都有微粉碎作用，使团聚体破碎。（2）剪切乳化；主要是借助外界的剪切、冲击和拉伸等作用来破碎团聚体，从而实现颗粒在介质中的粉碎。（3）球磨：球磨是目前最常用的一种分散超细粉体的方法，利用研磨体高频振动产生的球对球的冲击来粉碎粉体粒子。但在研磨过程中，由于球与球，球与筒，球与料之间的撞击、研磨，使球磨筒和球本身被磨损，成为杂质。另外，用球磨的方法形成的超微粒的尺寸也有一定的限制。但以上三种方法均不能破碎纳米铜粉由金属键结合而产生的硬团聚。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米铜粉团聚体的分散方法。

本发明是一种纳米铜粉团聚体的分散方法，用硝酸腐蚀铜粉团聚体，其步骤为：

（1）将纳米铜粉团聚体、聚乙烯吡咯烷酮分别按固液比g/ml为1﹕50~1﹕10和1﹕250~1﹕1000加入到0.1mol/L~1mol/L的硝酸水溶液中，反应5~20分钟；

（2）用离心机离心分离出固体粉末1，将分离出的铜粉用去离子水洗涤，除去溶液中的硝酸根离子，然后添加到0.5mol/L~4.0mol/L的稀硫酸溶液中，反应5~20分钟，再次用去离子水洗涤，除去溶液中的硫酸根离子，并离心分离得到固体粉末；

（3）用无水乙醇洗涤固体粉末2，并且干燥，得到纳米铜粉；

（4）将纳米铜粉团聚体按固液比g/ml为1﹕1000~1﹕100加入到白油中，同时添加0.1~ 0.8ml的丁二酸二异辛酯，用超声粉碎机进行分散。

本发明的优点为硝酸、硫酸腐蚀不仅可以到达除杂的目的，而且细化了颗粒，随着腐蚀程度的增加，其效果呈先变好后变坏的趋势。腐蚀程度过低则不能达到细化纳米铜粉颗粒的目的，过高会使一部分粒径细小的纳米铜粉，完全被硝酸反应掉，从而达不到细化纳米铜粉颗粒的目的，当腐蚀程度为铜粉质量的2-30%时，效果最佳。本发明的方法简单，操作简便，易于掌握，效果明显，易于工业化生产。

附图说明

图1是纳米铜粉腐蚀包裹示意图，图2是物理法制备的纳米铜粉未处理的TEM图，图3是物理法制备的纳米铜粉腐蚀表面改性后的TEM图，图4是未处理铜粉的红外光谱图，图5是PVP及处理后的铜粉的红外光谱图，图6是未处理的纳米铜粉XRD图，图7是硝酸处理腐蚀20%包裹PVP后的铜粉XRD图，图8是硫酸处理后的铜粉XRD图，图9未处理纳米铜粉在白油中的稳定情况图，图10是改性后纳米铜粉在白油中的稳定情况图，图11是处理后第1天的铜粉在白油中的稳定情况图，图12是处理后第3天的铜粉在白油中的稳定情况图，图13是处理后第8天的铜粉在白油中的稳定情况图，图14是处理后第30天的铜粉在白油中的稳定情况图，图15是处理后第45天的铜粉在白油中的稳定情况图。  

具体实施方式

实施例1：

称取1g的物理法制备的纳米铜粉团聚体，根据铜与稀硝酸的反应方程式：

CuO+2HNO₃=Cu(NO₃)₂+H₂O

3HNO₃+8Cu=3Cu(NO₃)₂+2NO₂+4H₂O

H₂O+Cu+Cu(NO₃)₂=Cu₂O+2HNO₃