坡缕石-银复合纳米材料的制备及应用研究

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机械摩擦副通过润滑剂的使用得以缓解摩擦副材料的巨大损耗和大量的能源损失,提高机器系统的使用寿命、降低使用成本并起到节能减排的功效。由于摩擦副工作条件的复杂性,致使在不同工况下的润滑剂需要有不同的润滑性能,比如耐压性、耐高温性、减摩性和自修复性等。通常,在润滑基础油中加入少量添加剂来改善油品相应的质量指标,使其润滑性能得到提高,满足不同工况的使用要求。目前,随着各种机械装置向高速重载化方向发展以及社会环保意识的不断增强,研制环保的、高性能的润滑油改性添加剂代替传统添加剂成为该领域研究的重要热点。  纳米材料是一门新兴的材料科学,其在润滑剂中改善摩擦副摩擦学性能的功用引起了人们极大地兴趣。研究表明某些软相金属材料和硬相的矿物化合物纳米粒子作为润滑添加剂是一种新兴的、高性能的、环保的润滑油改性剂。国内对于蛇纹石羟基硅酸盐矿物作为润滑添加剂进行了研究,并已经发现具有减摩抗磨的效果。坡缕石是一种纤维状的羟基硅酸镁纳米矿,可以通过自身的离子交换能力在还原剂作用下能够制取坡缕石-载银复合纳米材料,并已在抗菌剂领域得到了成功应用。  本文研究了坡缕石载银复合纳米材料的制备边作为润滑油添加剂对铁基摩擦副的摩擦学性能改善,该研究是一个崭新的课题。  本文叙述了用于坡缕石-银复合纳米材料制备的坡缕石矿的提纯及0维纳米粒子的制备方法;着重研究了以液相还原法制备坡缕石-银复合纳米材料的方法,包括设计了以硝酸银溶液浓度、纳米坡缕石 PH值的调整参数,还原反应时间作为复合纳米材料制备主要参数的三因素三水平正交实验和将 TEM和XRD分析的正交实验结果与多目标优化评价方法结合进行分析处理,得出坡缕石-银复合纳米材料制备参数的最优方案。最后还分别对纯基础油、单一纳米坡缕石改性润滑油以及本研究制备的坡缕石载银复合纳米材料改性润滑油进行了对比摩擦磨损测试,获得了相应的结论。  研究结果表明:采用干湿相结合的机械球磨方法制备的坡缕石纳米材料粒径大小和纯度均满足坡缕石-银复合纳米材料制备的要求;通过正交试验和理想点法相结合的方法确定的坡缕石-银复合纳米材料制备工艺科学合理;在对纯基础油、纳米坡缕石改性润滑油、坡缕石-银复合纳米材料改性润滑油综合性能进行比较中发现,添加坡缕石载银复合纳米材料的润滑油的减摩和抗磨性能均优于纯基础油和单一坡缕石纳米粒子添加的润滑油。  本课题研究内容国内外未见相关报道,具有创新性和探索性;坡缕石载银复合纳米材料的制备方法新颖,坡缕石纳米粒子既是载体也是复合纳米材料的主体,发挥了两体合一的功效;本研究分析手段新颖,使用正交试验分析方法获得较优化的制备工艺参数;研究具有学术价值和地方特色;应用前景和经济、社会意义;项目具有节能减排和环保意义。
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