[发明专利]一种超声响应型氮化硼纳米凝胶润滑材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种超声响应型氮化硼纳米凝胶润滑材料的制备方法，是以脲基改性氮化硼二维纳米片为凝胶因子，在分散液中与基础油混合经超声处理而得。该凝胶润滑材料具有特殊的超声响应成胶特性，在超声波的作用下，可在60℃以下的温和条件下即可形成稳定的凝胶结构，从而避免了热响应凝胶制备过程中的“加热‑冷却”工艺对体系内材料的热影响。在不添加其他润滑添加剂的条件下，该凝胶润滑材料在常温至180℃温度区间内具有优异减摩抗磨性能和润滑性能，可用于轴承、齿轮等传动系统用工业润滑剂领域。

技术领域

本发明涉及一种基于超声响应型凝胶的纳米复合润滑材料，尤其涉及一种超声响应型氮化硼纳米凝胶润滑材料及其制备方法，属于润滑材料技术领域。

背景技术

润滑油和润滑脂作为两大流体润滑剂在工业中已得到广泛应用，润滑油良好的流动性使其易于泵送输运，对狭窄摩擦界面具有优异的润滑能力，且散热效果显著，但另一方面，其在重力和离心力作用下容易发生流失，不易在摩擦面保持；与润滑油相比，润滑脂具有半流体特性，可有效弥补润滑油易流失的不足，但其泵送性相对较差，且易造成狭窄摩擦接触区出现贫油润滑状态。为了综合润滑油和润滑脂的优点，凝胶型润滑剂应运而生。在润滑油中加入一定类型的凝胶因子，在某种外界刺激下，润滑油会由流体状态转变为凝胶状态。因此，利用凝胶润滑剂对环境刺激所表现出的“溶胶-凝胶”相变行为，既可有效避免润滑剂在润滑部位的爬移流失，其比润滑脂更加敏感的剪切稀化性还可有效避免摩擦界面的贫油润滑，并进一步降低润滑泵送系统的能量损耗。一系列研究表明，某些凝胶因子不仅具有调控基础油相变和流变行为的能力，还具有明显的减摩抗磨效果。（1. Takahashi, K.;Shitara, Y.; Mori, S. Tribology Online 2008, 3, 131-136. 2. Takahashi, K.;Shitara, Y.; Kaimai, T.; Kanno, A.; Mori, S. Tribology International, 2010,43, 1577-1583. 3. Yu, Q., Huang, G.; Cai, M.; Zhou, F.; Liu, W. TribologyInternational, 2016, 95, 55-65.）。

随着凝胶润滑材料的发展，在其中加入纳米材料以发挥纳米添加剂和凝胶因子在流变行为调控和减摩抗磨性能方面的协同作用，提高凝胶材料的润滑和减摩抗磨性能。此外，由于凝胶因子网络的固定作用可进一步提升纳米添加剂在体系中的分散稳定性（1.Zhang, R.; Qiao, D.; Liu, X.; Guo, Z.; Cai, M.; Shi, L. TribologyInternational, 2018, 118, 60-70. 2. Zhang, R.; Qiao, D.; Liu, X.; Guo, Z.;Hu, L.; Shi, L. Industrial Engineering Chemistry Research, 2018, 57, 10379-10390.）。然而，目前大部分凝胶型润滑剂采用热响应型凝胶因子，其“溶胶-凝胶”转变过程往往需要“加热-冷却”过程，例如，当使用凝胶因子1-甲基-2,4-二（N-十八烷基脲）苯，体系需要加热到140℃凝胶因子才能在基础油中溶解，并在冷却过程中发生凝胶化；N-十八烷基-D-葡萄糖酰胺凝胶因子则需要加热至160℃。如此高的处理温度，使得许多对温度敏感的纳米粒子及其表面修饰物容易发生热氧化分解，在冷却过程中，纳米粒子在热基础油中的剧烈运动进一步加剧了纳米粒子的团聚。因此，为解决纳米材料在热响应凝胶润滑剂中的应用局限，有必要开发有助于纳米润滑材料分散稳定性的新型凝胶体系。

超声响应凝胶是一种在超声波作用下可发生“溶胶-凝胶”相变的新型环境敏感性凝胶，其成胶过程对温度依赖性小，在60℃以下即可形成稳定的凝胶结构，从而避免了体系内材料的热氧化。同时，对于含有纳米材料的超声响应凝胶体系，超声波一方面可诱导体系发生“溶胶-凝胶”转变，另一方面可以提升纳米材料在体系中的分散性，从而实现了分散过程与成胶过程的统一。因此，开发超声响应型凝胶的纳米复合润滑材料具有十分重要的意义。

发明内容