專利名稱：用作減摩添加劑的六方二硫化鉬納米片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減摩添加劑的制備方法，具體涉及用作減摩添加劑的六方二硫化鑰納米片的制備方法。
背景技術(shù)：
過渡族金屬硫硒化物具有多樣的物理性質(zhì)，如金屬性、半導(dǎo)體性質(zhì)、磁性、超導(dǎo)性等，具有廣泛的應(yīng)用前景。這類物質(zhì)的制備和性質(zhì)逐漸成為近期研究熱點(diǎn)。二硫化鑰(MoS2)是一種性能優(yōu)異的潤滑材料，在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。MoS2有類似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中Mo-S棱面比表面積大，層內(nèi)通過很強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，而層間通過較弱的范德華爾斯力相結(jié)合，層與層之間很容易剝離。因而層間的抗剪切力很低，具有良好的潤滑性能。用作潤滑油添加劑的MoS2JI滑效果也是由MoS2薄層引起的。當(dāng)材料粒子尺寸進(jìn)入納米量級時(shí)，其本身具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)。納米級MoS2的性能得到進(jìn)一步提升，具體表現(xiàn)為比表面積極大，吸附能力更強(qiáng)，反應(yīng)活性高，催化性能尤其是催化氫化脫硫的性能更強(qiáng)，可用來制備特殊催化材料與貯氣材料；隨著MoS2的粒徑變小，它在摩擦材料表面的附著性與覆蓋程度都明顯提高，抗磨、減摩性能也得到成倍提高。目前，制備的主要方法有氣固反應(yīng)、激光濺射和電弧放電、熱分解法及溶劑熱法等。中國專利CN200510050405.7公布了一種無機(jī)類富勒烯二硫化鑰的制備方法。該方法將硫化鈉和鑰酸氨溶于水中，使兩種化合物充分反應(yīng)，同時(shí)加入聚乙二醇水溶液作為分散劑，用鹽酸滴定上述溶液，獲得棕色沉淀三硫化鑰；將三硫化鑰沉淀離心分離，真空干燥后，在石英管式爐中氬氣保護(hù)氣氛下，于500 KKKTC溫度下氫氣脫硫，并保溫5 10小時(shí)，獲得具有嵌套層狀封閉結(jié)構(gòu)的球形無機(jī)類富勒烯二硫化鑰納米顆粒。中國專利CN201010185621.3公布了一種納米級片狀二硫化鑰的制備方法。其具體合成方法如下:四硫代鑰酸銨為鑰源和硫源，以草酸為還原劑，在溫度70°C 90°C下攪拌I 1.5h，經(jīng)化學(xué)沉底得到無定形二硫化鑰，然后在氮?dú)鈿夥障赂邷赝嘶鹛幚?，得到納米級片狀二硫化鑰。而上述專利中公開的制備方法都需要進(jìn)行高溫處理或反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)良的用作減摩添加劑的六方二硫化鑰納米片的制備方法，以降低六方二硫化鑰納米片的制備成本，簡化制備工藝，并且提高制備產(chǎn)率聞。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出的六方二硫化鑰納米片的制備方法，其步驟如下:
步驟(I)、以高分子化合物為碳源合成碳球；
步驟(2)、配制溶液:將Na2MO4,Na2S,NH2OH-HCl溶于水中，溶解得到溶液，再加入自制的納米碳球，通過離心攪拌使其均勻的分散到溶液中，最后用酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為61 ；步驟(3)、將步驟(2)得到的溶液攪拌后，移入不銹鋼反應(yīng)釜，密封，恒溫反應(yīng)后，冷卻至室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
步驟(4 )、分離上述反應(yīng)產(chǎn)物，洗滌、干燥，并將產(chǎn)物在空氣條件下，溫度400 600 0C管式爐退火得到六方二硫化鑰納米片。其中，所述Na2M04、Na2S、NH20H*HC1 的物質(zhì)的量之比為
0.5 1.5:2.5 3.5:1.5 2.5，優(yōu)選 1:3:2。所述碳球與Na2MO4的物質(zhì)的量之比為1:4 8，優(yōu)選1:5。所述步驟(3)中的反應(yīng)溫度為160°C 200°C。所述步驟(I)中合成的碳球是間苯二酚-甲醛樹脂納米聚合球。所述碳球的合成方法采用的是St5ber法。將制得的六方二硫化鑰納米片加入到滴加了油酸作為表面活性劑的基礎(chǔ)油中。所配置的潤滑油在摩擦過程中，由于所含添加劑六方二硫化鑰納米片在摩擦過程中會形成具有一定承載能力、潤滑作用的保護(hù)膜，提供有效的潤滑，同時(shí)六方二硫化鑰納米片還可以填充修補(bǔ)工作表面的磨斑，起到磨損表面的修復(fù)作用，可提高基礎(chǔ)潤滑油的耐磨性、減摩性及極壓性能，延長機(jī)械零件的使用壽命。本發(fā)明采用添加劑輔助水熱合成法制備六方二硫化鑰納米片，制備成本較低，生產(chǎn)工藝簡單易控，產(chǎn)物差率高，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。制備過程中，所有試劑均為商業(yè)產(chǎn)品，不需要再制備。制得的六方二硫化鑰納米片由于其片層結(jié)構(gòu)，本身具有很好的潤滑特性，摩擦過程中，分散在潤滑油中的納米片會隨著油的流動被帶到磨痕的犁溝處，當(dāng)納米顆粒在摩擦副間被擠壓，擠碎的納米粒子起到“微軸承”作用，近似地將滑動摩擦變?yōu)闈L動和滑動摩擦的復(fù)合運(yùn)動，從而降低摩擦因數(shù)，提高潤滑性能；同時(shí)納米級的潤滑油添加劑在摩擦過程中更容易在磨痕上長時(shí)間的沉積以起到填補(bǔ)的效應(yīng)，及時(shí)修復(fù)損傷部位，提高摩擦面的減摩抗磨能力；作為潤滑油添加劑使用時(shí)，六方二硫化鑰納米片在摩擦副間高壓、高溫下發(fā)生層間的剝離，阻礙了摩擦副金屬間的直接接觸，同時(shí)也降低了粘著磨損的可能性。納米結(jié)構(gòu)的六方二硫化鑰納米片既可以作為固體潤滑劑，也可以作為潤滑油、脂的減摩添加劑，在工程應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。


圖1為本發(fā)明制得的固體潤滑油添加劑六方二硫化鑰納米片的X射線譜圖(XRD)0圖2為本發(fā)明制得的固體潤滑油添加劑六方二硫化鑰納米片場發(fā)射掃描電鏡(SEM)下的微觀形貌圖片。圖3為圖2所示六方 二硫化鑰納米片在高分辨率場發(fā)射掃描電鏡(SEM)下的微觀形貌圖片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(a)將0.2 ml氨水溶液(25wt%)加入16 ml的無水乙醇與40ml的蒸餾水混合溶液中，再加入0.13 g F127，0.4 g間苯二酚以及0.56 ml的甲醛溶液，將該溶液放在恒溫加熱磁力攪拌器中30°C恒溫水浴攪拌至均勻；然后，將上述混合溶液放在不銹鋼反應(yīng)釜水熱反應(yīng)釜置于真空干燥箱中于180 °C保溫24h，冷卻至室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，最后在真空條件下60°C干燥IOh得到間苯二酚-甲醛樹脂納米聚合球。(b)將 0.88g Na2MO4U.40g Na2S、0.7g NH20H.HC1 溶于 70 ml 的蒸餾水，然后加入之前制備的間苯二酚-甲醛樹脂納米聚合球0.3g，攪拌均勻，再用2mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH值至7左右。將混合液轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜中，置于真空干燥箱中于180°C保溫24h，冷卻至室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，真空條件下80°C干燥IOh后，在空氣氣氛下，450°C退火2h得黑色粉末，即六方二硫化鑰納米片。圖1為實(shí)施例1所制備的產(chǎn)物的XRD圖譜，產(chǎn)物為純的MoS2六方晶體。圖2及圖3是實(shí)施例1所制備的六方二硫化鑰納米片的場發(fā)射掃描電鏡及高分辨率場發(fā)射掃描電鏡下的照片，可以明顯看到大量均一的納米片生成，無團(tuán)聚現(xiàn)象。其直徑約為500 800nm，厚度為50 100 nm的六方二硫化鑰納米片。
實(shí)施例2
將 0.88g Na2MO4U.40g Na2S,0.7gNH20H*HCl 溶于 70 ml 的蒸餾水，然后加入(λ 3g 之前實(shí)施例1的(a)中制備的納米碳球,再用2mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH值至7左右。攪拌30min后，將混合液轉(zhuǎn)移至IOOml的不銹鋼反應(yīng)釜中，置于真空干燥箱中于180°C保溫24h，冷卻至室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，真空條件下80°C干燥IOh后，在管式爐中空氣氣氛下，450°C退火2h得黑色粉末，即六方二硫化鑰納米片。將制得的六方二硫化鑰納米片加入到重載齒輪油CKD220中，采用油酸為納米材料的表面分散劑，將配置油樣置于60°C恒溫下用超聲波分散器分散I小時(shí)。在MR-SlOB型四球摩擦試驗(yàn)機(jī)考察其摩擦學(xué)性能(實(shí)驗(yàn)條件為:溫度75°C ±2°C ;轉(zhuǎn)速1200r/min±60r/min ;載荷392N±4N ;時(shí)間60min± lmin)。表I示出了在基礎(chǔ)油中添加六方二硫化鑰納米片的磨斑直徑(WSD)、摩擦因數(shù)(f)、最大無卡咬負(fù)荷PB比較。表I
權(quán)利要求
1.一種用作減摩添加劑的六方二硫化鑰納米片的制備方法，其特征在于:包括步驟如下: (1)以高分子化合物為碳源合成碳球； (2)將Na2M04、Na2S、NH20H*HCl溶于水中，溶解得到溶液，再加入步驟(I)所制備的碳球，攪拌均勻后用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值為61 ； (3)將步驟(2)得到的溶液攪拌后，移入不銹鋼反應(yīng)釜反應(yīng)后，得到反應(yīng)產(chǎn)物； (4)分離所述反應(yīng)產(chǎn)物，并將反應(yīng)產(chǎn)物退火得到六方二硫化鑰納米片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述Na2M04、Na2S、NH20H*HCl的物質(zhì)的量之比為0.5 1.5:2.5 3.5:1.5 2.5，優(yōu)選1:3:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碳球與Na2MO4的物質(zhì)的量之比為1:4 8，優(yōu)選1:5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的反應(yīng)溫度為160。。 200。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳球是間苯二酚-甲醛樹脂納米聚合球。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的制備方法，其特征在于，所述碳球的合成方法采用的是Stober 法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述反應(yīng)產(chǎn)物分離后，經(jīng)過洗滌、干燥，并在溫度400 600°C的管式爐中退火得到六方二硫化鑰納米片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用作減摩添加劑的六方二硫化鉬納米片的制備方法，采用的是添加劑輔助水熱合成法，其制備步驟包括以高分子化合物為碳源，采用St ber方法合成碳球，將Na2MO4、Na2S、NH2OH HCl溶于水中，溶解得到溶液，再加入已制備的納米碳球，通過離心攪拌使其均勻的分散到溶液中，最后用酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為6~8；將得到的溶液攪拌后，移入不銹鋼反應(yīng)釜中恒溫反應(yīng)后得到反應(yīng)產(chǎn)物；分離上述反應(yīng)產(chǎn)物，并在溫度400～600℃管式爐退火得到六方二硫化鉬納米片。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，制備得到的產(chǎn)品純度及產(chǎn)率高；且減摩抗磨、潤滑性能優(yōu)良，可作為潤滑油、脂的減摩添加劑。
文檔編號B82Y30/00GK103073060SQ20131006851
公開日2013年5月1日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者李長生, 唐華, 惠進(jìn)德, 惠澤民, 劉玉花 申請人:蘇州惠豐潤滑油有限公司