[发明专利]一种氧化铝包覆氟化钙的复合纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝包覆氟化钙的复合纳米颗粒及其制备方法，包括如下步骤：1)将聚乙烯吡咯烷酮与乙醇按一定比例混合，并在搅拌条件下加入二甲苯，混合均匀后，分为两份，分别为B溶液和C溶液；2)将纳米氟化钙粉体搅拌条件下加入到B溶液中，分散均匀，得到B’溶液；并将硝酸铝加入到所述C溶液中，混合均匀，得到C’溶液；3)将所述B’溶液和C’溶液混合后，向其中缓慢加入氨水与乙醇的混合液，至溶液的pH值为7～12，持续搅拌至反应结束，将所得产物静置陈化，将固体产物离心分离后，加热脱水，制得氧化铝包覆氟化钙的纳米复合材料。本发明的制备方法具有工艺简单，成本低廉的特点，所制备的纳米复合粉体分散性较好，包覆效果较好，包覆率较高，粒径尺度均一，较好的改善了氟化钙颗粒的表面特性。

技术领域

本发明涉及一种用于纳米材料表面包覆改性领域及其制备方法，特别涉及一种纳米氟化钙表面包覆氧化铝的复合纳米颗粒材料及其制备方法。

技术背景

纳米材料的研究进展无疑推动着社会的进步和发展，纳米颗粒所独有的一些特性使之成为人们研究的重点领域，对纳米材料表面改性并使之获得新的物理、化学性能，是进一步提升纳米材料性能的有效手段。

对于可应用于干切削的自润滑陶瓷刀具而言，氟化钙作为一种应用在自润滑刀具材料的重要润滑相，有效地降低了刀具的摩擦系数，提升刀具的切削性能。进一步言之，对于纳米级氟化钙颗粒来说，其熔点较微米尺度时会明显降低，可以有效提升自润滑刀具的低温切削时刀具的润滑性能，使其在较低温度切削时仍然具有较好的自润滑能力。

但是纳米固体润滑剂的加入会对自润滑刀具的性能造成一定的不利影响，一方面，纳米润滑相的直接添加，会使最终制备的刀具材料硬度等力学性能有显著下降，使最终制备的自润滑陶瓷刀具材料性能不尽如人意；另一方面，纳米颗粒表面能高，易团聚，在材料基体中很难达到良好的分散效果，制备的刀具材料性能不稳定。这些严重制约了纳米固体润滑剂的应用。因此寻求一种表面改性的工艺使得纳米材料具有新的物理性能，并使其与基体材料具有更好的物理和化学相容性，将会是一种行之有效的研究思路。

在颗粒改性方面，相关学者研究众多，中国专利文件CN101302121A提供了一种纳米包覆改性陶瓷透氧膜及其制法，其在材料表面包覆一层0.5～20nm的平板膜、管式膜或中空纤维膜。中国专利文件CN104829942A提出包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料的制备方法。中国专利文件CN101662021A提出了一种用纳米材料包覆正负极活性材料，使正负极活性材料纳米化的工艺。另有中国发明专利CN104045351B研究了对微米氟化钙表面包覆氧化铝，其工艺适用于4～8μm的氟化钙微米颗粒，该专利所实现的氟化钙的包覆层厚度亦在微米尺度，其反应液相体系等也均不能应用于纳米颗粒的分散和表面包覆改性。中国专利文件CN104962110A提出了一种在微米氟化钙颗粒表面包覆有金属的制备工艺，其采用化学镀的原理，却限于金属和无机物结合。但是现有技术中并没有尝试对纳米氟化钙进行表面改性，以解决纳米氟化钙在自润滑陶瓷刀具中应用受限的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种氧化铝包覆氟化钙的复合纳米颗粒及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种氧化铝包覆氟化钙的复合纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚乙烯吡咯烷酮与乙醇按一定比例混合，并在搅拌条件下加入二甲苯，混合均匀后，分为两份，分别为B溶液和C溶液；

2)将纳米氟化钙粉体搅拌条件下加入到B溶液中，分散均匀，得到B’溶液；并将硝酸铝加入到所述C溶液中，混合均匀，得到C’溶液；

3)将所述B’溶液和C’溶液混合后，向其中缓慢加入氨水与乙醇的混合液，至溶液的pH值为7～12，持续搅拌至反应结束，将所得产物静置陈化，将固体产物离心分离后，加热脱水，制得氧化铝包覆氟化钙的纳米复合材料。