[发明专利]一种纳米镓基液态金属润滑添加剂的制备及应用

说明书

本发明涉及一种纳米镓基液态金属润滑添加剂的制备，是将镓基室温液态金属加入修饰剂的无水乙醇溶液中，于5~25℃超声处理1~3h；先将混合液通过低速离心去除尺寸较大的颗粒，再高速离心收集纳米颗粒，无水乙醇清洗，室温干燥即得。本发明利用简单的超声法获得了一种油溶性纳米镓基室温液态金属添加剂，在非极性溶剂中具有很好的分散性，可以稳定分散在润滑油中制得性能优异的润滑油，能够实现在重载、高温等苛刻环境下高效、高可靠性的使役。另外，本发明制备的润滑油添加剂的制备方法简单，成本低，工艺可控性强，适用性广，而且可以方便的从废油中回收、再利用。

技术领域

本发明涉及一种润滑添加剂，尤其涉及一种纳米镓基液态金属润滑添加剂的制备方法，用于改善润滑油的润滑性能，属于润滑油技术领域。

背景技术

随着我国空天、核能、高端制造业等领域的快速发展，各种机械运动传动部件更为苛刻的使役环境对润滑油提出了越来越高的要求。纳米添加剂已经被广泛证实具有显著提高润滑油抗极压性能和润滑性能的作用，诸多纳米添加剂润滑油已成功应用于各工业领域。如青岛索孚润化工科技有限公司开发的一种油性纳米硼酸添加剂，将其应用于内燃机油，可以使摩擦系数减小25%~35%，磨斑直径减小15%~20%，百公里油耗降低3.8%~8.5%（公开号：106381191B）；雅富顿化学公司开发的纳米球状或杆状氧化铈润滑油添加剂，将其应用于全配方客车发动机油（PCMO），可以使摩擦系数减小50%左右（公开号：102643706B）。因此，开发性能优异的纳米添加剂是实现润滑油在重载、高温等苛刻环境下高效、高可靠性使役的重要手段。

镓基液态金属是一种室温下呈液态的合金，其以镓元素为主体，配以铟、锡、锌中的一种或多种元素。从摩擦学的角度看，镓基液态金属具有无毒、高热导率、低蒸气压、耐高温、高承载和良好的流动性，满足绿色液体润滑剂的所有特性需求。最新研究表明，镓基液态金属表现出优异的润滑性，如Ga-In-Sn液态金属具有极高的承载能力（ACS AppliedMaterials & Interfaces 2017；9；(6)：5638-5644），能够阻止极端高载条件下滑动界面的焊合；Ga-In-Sn液态金属在室温至600℃对T91/Al₂O₃摩擦副表现出优异的减摩和抗磨性能（Materialia 2018；4；10-19）。从制备的角度看，纳米镓基液态金属的制备过程已经比较成熟，而且具有设备要求低、工艺简单、表面可功能化、在介质中可长期稳定分散的特点。如Ga-In液态金属通过简单的超声和表面接枝有机物的方法，实现了纳米颗粒在生物质缓冲液中稳定分散60天（Nanoscale 2018;10;19871-19878）。因此，镓基液态金属优异的润滑性和其纳米颗粒的易制备性决定了其是一种优越的润滑添加剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米镓基液态金属润滑添加剂的制备方法。

一、纳米镓基液态金属润滑添加剂的制备

本发明制备纳米镓基液态金属润滑添加剂的方法，是将镓基室温液态金属加入修饰剂的无水乙醇溶液中，于5~25℃超声处理1~3h；将混合液先通过低速离心去除尺寸较大的颗粒，再通过高速离心收集纳米颗粒，无水乙醇清洗，室温干燥，制得含纳米镓基室温液态金属润滑油添加剂。

所述镓基室温液态金属的结构通式为Ga-X，其中，X为In、In-Sn或In-Sn-Zn。

所述修饰剂为尾端含有巯基或羧基的长链脂肪族有机物，且该长链脂肪族有机物所含的碳原子数介于12和20之间。修饰剂的无水乙醇溶液中，修饰剂的浓度为0.01~1M。

镓基室温液态金属与修饰剂的质量比为100:1~0.2:1。

所述低速离心的转速在1000~2000rpm之间，离心时间2~10min；高速离心的转速在10000~12000rpm之间，离心时间为2~10min。