[发明专利]一种基于层状硅酸镍分级复合结构的高效抗磨改性剂合成方法

说明书

本发明公开了一种基于层状硅酸镍分级复合结构的高效抗磨改性剂合成方法，包括如下步骤：将硅源、镍源、矿化剂溶于稀硝酸溶液中并沉积‑沉淀反应，制备层状硅酸镍；将层状硅酸镍、锌盐、硫源溶于去离子水中进行水热反应，制备表面负载纳米硫化锌的层状硅酸镍分级复合结构，得到一种基于层状硅酸镍分级复合结构的高效抗磨改性；本发明提出的高效抗磨改性剂合成方法，具有原料易得、步骤简单且产收率高，所得高效抗磨改性剂具有将零维纳米粒子镶嵌于二维纳米片层间的分级复合结构的特征，能够赋予聚合物极为优异的抗磨效果和较好的减摩特性。

技术领域

本发明涉及高效抗磨改性剂合成技术领域，具体涉及一种基于层状硅酸镍分级复合结构的高效抗磨改性剂合成方法。

背景技术

环氧树脂是现阶段应用最为广泛的热固性树脂之一，具有良好的力学性能、耐蚀性、电性能和加工特性，在电子电力、汽车、机械、航空航天、通讯和石油化工等诸多领域中都具有广泛的应用。作为一种高性能基材，环氧树脂尤其在高性能结构连接和海洋设备防腐领域中备受关注。然而，环氧树脂其自身的缺点也颇为明显，如脆性大、耐热性低、抗剥离强度较弱等，尤其是在滑动干摩擦条件下容易发生严重的磨损而降低制品的使役寿命，甚至引发生产事故，致使环氧树脂相关产品在要求耐磨性能较高的领域中的应用受到很大限制。

在众多针对环氧树脂进行耐磨改性报道中，通过引入无机纳米填料制备复合体系的研究颇受青睐，其中以球形纳米粒子和层状纳米粒子的应用最为广泛且有效。有研究表明，利用球形纳米粒子的滚珠效应和对基体的填充增强可以有效起到抗磨效果，大幅降低磨损率；而层状纳米材料则通过大量的纳米片层对摩擦界面进行覆盖，能够起到良好的减摩效果；若将两种不同填料进行复配使用，则能起到良好的协同抗磨减摩性能。然而，环氧复合材料的耐磨性能也与纳米填料在聚合物基体中的分散性密切相关，良好的分散性更易于在摩擦界面形成完成的摩擦层，更能有效地提高耐磨效果。

鉴于此，本发明拟将选用二维纳米片层材料和零维纳米粒子，并通过一定方法使两者能够有机结合，构筑一种高效抗磨改性剂，并使其在环氧树脂中均匀分散，制备出一种具有高抗磨特性的环氧复合材料。

发明内容

基于背景技术提出的问题，本发明提出了一种基于层状硅酸镍分级复合结构的高效抗磨改性剂合成方法，具有原料易得、步骤简单且产收率高，所得高效抗磨改性剂具有将零维纳米粒子镶嵌于二维纳米片层间的分级复合结构的特征，能够赋予聚合物极为优异的抗磨效果和较好的减摩特性。

本发明提出的一种基于层状硅酸镍分级复合结构的高效抗磨改性剂合成方法，包含以下步骤：

S1、将0.2～0.5g的硅源，1.5～2.2g的镍源以及1.15～1.35g的矿化剂加入到50mL浓度为0.02mol/L的稀硝酸溶液中，在持续强烈搅拌下于60～100℃下反应6～12h，经多次离心、去离子水洗涤后在90℃真空干燥12h，得到绿色粉末状，为层状硅酸镍；

S2、称取0.5g的层状硅酸镍、0.5～2.0g的锌盐和0.18～0.75g的硫源溶解于60mL的去离子水中并混合均匀，配置成反应液至于水热反应装置中，在150～190℃下进行水热反应2～6h，反应结束后，经多次离心、洗涤，在60℃下真空干燥至恒重后得到浅绿色粉末，为基于层状硅酸镍分级复合结构的高效抗磨改性剂；

优选地，所述的层状硅酸镍分级复合结构为层状硅酸镍表面分级复合结构纳米粒子，以层状硅酸镍和硫化物纳米粒子的总量为100％计，层状硅酸镍的含量为80～95％，硫化物纳米粒子的含量为5～20％；

优选地，在S1中，所述的硅源为纳米二氧化硅、微米二氧化硅或介孔二氧化硅中的一种或几种；所述的镍源为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的一种或几种；所述的矿化剂为尿素、氢氧化钠、氨水、氯化铵中的一种或几种；

优选地，在S1中，所述镍源为硝酸镍，所述硅源为纳米二氧化硅，所述矿化剂为尿素；