[发明专利]一种表面修饰片状纳米铜及含有该纳米铜的复合润滑油的制备方法

说明书

本发明属于纳米材料制备领域，公开了一种表面修饰片状纳米铜粉的制备方法：将铜粉与表面修饰剂混合均匀，获得混合物，其中，所述铜粉的粒径为0.5～2μm，所述表面修饰剂占所述混合物总质量的3％；在等离子体辅助球磨装置的球磨罐中装入磨球和混合物，所述磨球与所述混合物的质量比为45～55:1；往所述球磨罐内通入惰性气体；接通所述等离子体辅助球磨装置电源，调节放电参数为放电电压20～25kV，放电频率10～20kHz，并启动电动机带动激振器，进行等离子体辅助球磨，获得所述表面修饰片状纳米铜，其中，所述的激振器的振动频率15～20Hz。本发明还提供一种含有上述表面修饰片状纳米铜粉的复合润滑油的制备方法。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种表面修饰片状纳米铜粉及含有该表面修饰片状纳米铜粉的复合润滑油的制备方法。

背景技术

由于纳米铜熔点低、自扩散系数高，并且具有优良的延展性和传导性，因此以纳米铜作为基础制备的润滑油添加剂展现出优异的摩擦学性能。利用纳米铜代替某些贵金属粉制作高级润滑油添加剂可以极大地降低工业成本，应用前景非常广阔。目前，制备表面修饰纳米颗粒粉末常用的工艺方法有多种，如机械球磨法、物理气相沉积法、溶胶-凝胶法、沉淀法、水热合成法、微乳液法等。在上述几种制备方法中，除了机械球磨法外，其它几种都属于化学制备法的范畴。化学法制备纳米粉末材料，一般都具有设备结构复杂、工艺操作要求严格、制粉量小、生产成本高、能耗大的缺点。而普通机械球磨法制备表面修饰的微纳米粉末具有球磨时间长、粒径分布宽、粉末污染严重的问题。另一方面，由于普通机械球磨产生的机械力化学效应有限，只能实现对粉体表面简单地物理包覆，因此粉体表面修饰的效果不佳，粉体表面修饰层容易发生脱吸脱附，导致添加剂粉体在润滑油中团聚沉淀。研究表明，纳米石墨、纳米二硫化钼等层片状纳米添加剂在增加润滑油的承载能力、扩大使用温度范围以及提高运转速率等方面具有独特的优势，甚至优于球形粒状纳米粉体。目前，作为润滑油添加剂的纳米铜粉广泛采用粒状形态而没有片状形态，这主要是因为片状纳米铜粉的常规制备非常困难。例如用传统的机械球磨法制得的金属粉体形状难以控制，通常很难制出片状的金属粉末。更为重要的是，作为润滑油的添加剂，纳米铜粉还必须经过良好的表面改性，这样才能在润滑油中获得良好的分散均匀性，因此制备表面修饰效果良好的片状纳米铜粉的工艺也是非常值得关注的研究内容。

等离子体辅助高能球磨是一种制备纳米润滑油添加剂的新技术，在等离子体辅助球磨金属铜粉体时，等离子体产生的热爆效应和脉冲电子轰击效应协同磨球的机械撞击作用，能够促使金属铜粉体发生剧烈形变，极易获得薄片状纳米铜粉。这些片状纳米铜粉粒子具有严重的晶格畸变，表现出极大的表面活性，作为润滑油添加剂将极为有利。同时等离子体辅助高能球磨可以在快速制备片状纳米铜粉体的同时，为铜粉体表面引入活性基团或包覆聚合物，同步实现对片状纳米铜粉体的原位表面修饰，使之在基础油中具有良好的分散性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种表面修饰片状纳米铜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种包含表面修饰片状纳米铜添加剂的复合润滑油的制备方法。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种表面修饰片状纳米铜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜粉与表面修饰剂混合均匀，获得混合物，其中，所述铜粉的粒径为0.5～2μm，所述表面修饰剂占所述混合物总质量的3％；

(2)在等离子体辅助球磨装置的球磨罐中装入磨球和混合物，封闭球磨罐，所述磨球与所述混合物的质量比为45～55:1；

(3)往所述球磨罐内通入惰性气体，关闭所述球磨罐的气阀；