[发明专利]一种极性大分子包覆纳米碳化硅的复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米碳化硅复合材料的制备方法技术领域，具体涉及一种极性大分子包覆纳米碳化硅的复合材料的制备方法，及由此方法获得的复合材料。

背景技术

纳米添加剂在润滑及减磨领域具有广泛的应用前景。目前，纳米铜(Zhou J,Wu Z,Zhang Z,et al.Tribological behavior and lubricating mechanism of Cu nanoparticles in oil[J].Tribology Letters,2000,8(4):213-218.)以及纳米镍(Nan F,Xu Y,Xu B,et al.Tribological Performance of Attapulgite Nano-fiber/Spherical Nano-Ni as Lubricant Additive[J].Tribology Letters,2014,56(3):531-541.)等金属型润滑油添加剂的研究已取得相当进展。这些纳米金属的制备成本相对较高，密度约为润滑油的十倍。在实际应用中，如何防止高密度纳米金属在润滑油中聚沉和长大，是亟待解决的问题；纳米铜和纳米镍是有机反应的催化剂，容易导致润滑油组分和性质发生变化。另一方面，纳米金刚石(密度3.5g/cm³)等非金属型润滑油添加剂也受到关注。然而，纳米金刚石的制备成本也较高。碳化硅(SiC)的硬度略低于金刚石，其制备成本明显低于金刚石，且具有抗氧化、耐腐蚀、导热性好及热膨胀系数低等特性。因此，纳米SiC被认为是优良的润滑油添加材料。SiC的密度为3.2g/cm³，约为润滑油密度的4倍；虽然其密度明显小于Cu、Ni等金属，但也需解决其在润滑油中稳定分散的问题。

目前，已报道的纳米SiC制备方法主要包括激光烧蚀法(Shi W,Zheng Y,Peng H,et al.Laser ablation synthesis and optical characterization of silicon carbide nanowires[J].Journal of the American Ceramic Society,2000,83(12)：3228-3230.)、气相化学沉积法(Choi H J,Seong H K,Lee J C,et al.Growth and modulation of silicon carbide nanowires[J].Journal of crystal growth,2004,269(2)：472-478.)、电弧放电法(Seeger T,Kohler-Redlich P,Ruehle M.Synthesis of Nanometer-Sized SiC Whiskers in the Arc-Discharge[J].Advanced Materials,2000,12(4)：279-282.)、溶剂热法(Lu Q,Hu J,Tang K,et al.Growth of SiCnanorods at low temperature[J].Applied physics letters,1999,75(4)：507-509.)等。这些方法通常涉及苛刻的反应条件和复杂的操作过程，而且生产过程还可能产生对环境和人体有害的气体和粉尘，制备工艺设备投资较大。

低成本制备SiC的工业方法是将石英砂与石油焦在电阻炉中加热，使之发生碳热还原反应，生成块体SiC；然后，通过研磨工艺可使块体SiC破碎成为SiC粉体。但是，研磨法制备的SiC粉体存在粒度分布过宽的问题，其中有较大量的微米SiC与纳米SiC共存，大大限制后者的使用，阻碍了纳米SiC的规模化制备以及应用。

发明内容

本发明提供一种极性大分子包覆纳米SiC复合材料的制备方法。针对现有纳米添加剂制备成本高、在润滑油中的分散稳定性差等问题，提供一种可在润滑油中较稳定分散的纳米SiC复合材料的制备工艺方法。首先从纳米SiC和微米SiC共存的粉体中，选择性提取制备出纳米SiC；然后，通过在纳米SiC表面包覆低密度的水溶性纤维素、水溶性木质素等极性大分子，使得纳米SiC复合材料的表观密度降低，达到增强其在润滑油体系中稳定分散性的目的。这种工艺具有易操作、低成本、可大规模生产等特点，整个流程如图1所示。

具体的，本发明所述的极性大分子包覆纳米SiC复合材料的制备方法，其包括以下步骤：