[发明专利]金属铜纳米颗粒及其制备方法与用途

说明书

所属领域

本发明涉及一种含硫代磷有机化合物修饰金属铜纳米颗粒及其制备方法与用途。

背景技术

纳米材料由于其独特的物理和化学性能而得到了广泛的重视。近年来，纳米颗粒的制备、性能及应用研究已成为多学科交叉的前沿研究领域。无机纳米微粒具有许多独特的性质，然而由于其非油溶性及易氧化而使其在润滑领域的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在有机介质、润滑油等中具有稳定分散性能的新的有机化合物修饰金属铜纳米颗粒。

本发明进一步的目的是提供一种含硫代磷酸盐有机化合物修饰金属铜纳米颗粒的制备方法。

本发明的另一个目的是提供金属铜纳米颗粒在润滑领域的用途。

本发明通过如下措施来实现：

新颖的含硫代磷酸盐的有机化合物修饰金属铜纳米颗粒已被发现，其结构用通式(I)表示：

式(I)中R为C₈～C₁₈的直链或支链烷基。

m表示纳米颗粒中金属铜的原子个数，为100-900个；n表示纳米颗粒式(I)中左半部分的分子个数，为10-800个。

式(I)化合物中，优选的R为十六烷基。

本发明的制备方法包括以下步骤：

A)使用烷基链长为C₈-C₁₈的直链或支链含硫代磷酸酯的有机化合物作为修饰剂，使之与可溶性醋酸铜Cu(AC)₂·H₂O反应；

B)在反应介质水合联氨存在下；

C)50～80℃下反应2-12小时。

制备含硫代磷酸盐有机化合物修饰金属铜纳米颗粒的方法中，修饰剂与醋酸铜的摩尔比为1∶10～10∶1。

本发明产物在有机溶剂及润滑油中具有良好的分散性。经硫代磷酸酯修饰的铜在氯仿、甲苯、苯、液体石蜡等有机介质中具有良好的分散性，溶液呈棕色，而在乙醇等极性有机介质中分散度小；未经硫代磷酸酯修饰的纳米铜在极性和非极性溶剂中均不能分散。

本发明纳米颗粒添加到润滑油脂中能获得良好的抗磨、减摩性能，同时还具有很高的承载能力。

本发明纳米颗粒可以作为一种多功能润滑油脂添加剂使用。

硫代磷酸酯修饰的纳米铜作为润滑油脂添加剂的添加量为润滑油脂重量的1～5.0％。

附图说明

图1为磷代磷酸酯修饰纳米Cu、未修饰纳米Cu、二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和石蜡油的摩擦系数随时间的变化关系曲线。

图2为硫代磷酸修饰纳米Cu和ZDDP添加剂的含量与磨斑直径之间的关系曲线。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，通过实例进行说明。

实施例1：

取200ml蒸镏水和乙醇的混合溶剂(V_水∶V_乙醇＝1∶1)，注入带有恒温套层的反应器中，恒温至50℃，加入0.01摩尔二(十六烷基)二硫代磷酸酯和过量的水合联氨。这时溶液澄清透明，溶液的PH≈9-10，在磁力剧烈搅拌下，通高纯N₂ 20分钟后，0.05摩尔已溶解完全的醋酸铜Cu(AC)₂·H₂O一次加入，溶液由澄清很快转成砖红色再转成棕色透明，慢慢有棕色絮状沉淀出现，反应2.0小时，静置陈化过夜，热过滤，沉淀依次用热水、乙醇、丙酮数次洗涤，以除去无机杂质和未反应完全的硫代磷酸酯，真空干燥得粉体。

产物的透射电镜(TEM)分析表明其粒径约为6纳米(nm)，呈不太规则的类球状，且无明显的团聚现象。

实施例2：

取100ml蒸镏水和乙醇的混合溶剂(V_水∶V_乙醇＝1∶1)，注入带有恒温套层的反应器中，恒温至50℃，加入一定量的水合联氨，使溶液的PH≈9-10，在磁力剧烈搅拌下，通高纯N₂ 20分钟后，0.05摩尔已溶解完全的醋酸铜Cu(AC)₂·H₂O一次加入，反应3小时，静置陈化过夜，热过滤，沉淀依次用热水、乙醇、丙酮数次洗涤，以除去无机杂质，真空干燥得无有机修饰剂修饰的纳米铜粉体。

例1和例2产物的透射电镜(TEM)分析表明未修饰纳米铜的粒径约为40纳米(nm)，硫代磷酸酯修饰纳米铜的粒径约为6纳米(nm)。

实施例3：