[发明专利]纳米铜@碳核壳结构润滑油添加剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料的制备技术领域，具体地说是涉及纳米铜@碳核壳结构润滑油添加剂的制备方法。

背景技术

新型润滑材料与技术具备降摩、减磨作用，可实现节能减排，因而越来越受到重视。纳米润滑油添加剂有多个种类，其中软金属纳米铜添加剂在润滑油中，具有良好的摩擦磨损行为和自修复性能。高活性纳米铜添加剂具有极高的扩散和渗透能力，在摩擦过程中，纳米铜添加剂通过吸附、扩散及渗透作用沉积在沉积表面的微突起处，或填充在磨损表面的微坑和损伤部位，起到有效的保护作用。另外，摩擦过程中产生的摩擦力大部分转化为热能，纳米铜添加剂吸收热量而聚集成小团体，具有一定能量的小团体通过迁徙、聚集而连接成保护膜，该保护膜是一种低硬度的软膜，可以降低磨损表，而且能够减小高载荷时的粘着磨损和磨粒磨损，使纳米铜添加剂表现出良好的抗磨减摩性能，对摩擦副起到较好的保护作用。

因此，纳米铜在润滑油上具有广泛的应用前景，从而受到高度的重视。由于纳米铜粉颗粒的表面活性高、表面极易氧化，因此如何避免纳米铜发生氧化反应成为这个领域的研究重点问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种纳米铜@碳核壳结构润滑油添加剂的制备方法。该方法成本低，目标产物纯度高，杂质含量低，分散性好,抗氧化性能好，操作容易控制，具有较高的生产效率，可以实现工业化大量生产。

为达到上述目的，本发明是这样实现的。

一种纳米铜@碳核壳结构润滑油添加剂的制备方法，可将二价铜盐、还原剂和芘衍生物在有机溶剂中混合，接续在高压釜中进行溶剂热反应，自然冷却至室温后经过滤膜真空过滤后即得目的产物。

作为一种优选方案，本发明所述二价铜盐、还原剂和芘衍生物质量比依次为１∶1～10：0.01～10。

作为另一种优选方案，本发明所述二价铜盐和芘衍生物在有机溶剂中混合形成的混合溶液中，二价铜盐的浓度为0.01～2 mol/L。

进一步地，本发明所述二价铜盐为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜及乙酸铜中的一种或两种以上的混合物。

更进一步地，本发明所述还原剂为L-抗坏血酸、葡萄糖、水合肼、及次磷酸钠中的一种或两种以上的混合物。

另外，本发明所述芘衍生物为1-溴芘、1-氨基芘、1-硝基芘及1-芘基磺酸中的一种或两种以上的混合物。

其次，本发明所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺(DMF)、1,2-二氯苯(ODCB)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMEU)、苄胺(BA)、碳酸丙二酯(PC)及丁内酯(GBL)中的一种或两种以上的混合物。

再次，本发明所述溶剂热反应温度为100～300℃，溶剂热反应时间为6～48小时。

本发明利用二价铜盐、还原剂和芘衍生物在有机溶剂中混合，接续在高压釜中进行溶剂热反应，冷却后经过滤膜真空过滤后即得目的产物。二价铜盐在溶剂热反应过程中被还原生成纳米铜，芘衍生物在溶剂热反应过程中生成碳材料包覆在纳米铜外面形成壳结构。

本发明制备工艺简便易行，条件温和，所制备的纳米铜@碳核壳结构材料的杂质含量低，均一性高，容易分散在润滑油的基础油中。核壳结构材料不仅可以防止分散在润滑油基础油中的纳米铜粉的沉降，而且可以大幅度提高润滑效果。是抗摩擦性能较好的润滑油添加剂。

本发明利用溶剂热反应一步法制备成纳米铜@碳核壳结构润滑油添加剂，其设备简单，成本低廉，粒度、形貌易控，而且产物生成和防止团聚以及抗氧化性能同步实现，极易规模化生产等优点，对进一步拓展纳米铜材料的应用具有重要的理论意义和使用价值。

与现有技术相比，本发明具有如下特点。

（1）本发明开发了一种溶剂热法制备纳米铜@碳核壳结构润滑油添加剂的新工艺路线，该工艺制备成本低，操作容易控制，具有较高的生产效率，可以实现工业化大量生产。

（2）本发明制备的目的产物纳米铜@碳核壳结构润滑油添加剂，纳米铜尺度在30-80纳米之间，碳壳的厚度在3-10纳米之间。其纯度高，，杂质含量低，分散性好，可满足润滑油工业领域对无机纳米润滑油添加剂的要求。

附图说明