[发明专利]一种表面修饰的纳米羟基硅酸盐与硼化物原位合成的抗磨自修复材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种表面修饰的纳米羟基硅酸盐与硼化物原位合成的抗磨自修复材料及其制备方法。本发明将纳米硅酸盐与硼化物原位复合形成硬、软相结合的复合微粒，以发挥二者的性能优势，实现优势互补，使得材料具有抗磨减磨、磨损自修复的双重功能，发挥了不同类型的纳米材料协调效应和性能的优势互补机制。本发明制备的抗磨自修复材料可以实现“极压抗磨成倍数增长”性能的突破，突破了极压情况下“金属摩擦零磨损”，实现了极压情况下真正的超润滑，材料中不含腐蚀性的有机硫磷化合物，不但抗磨性能提高，减磨节能性能也得到了提高。

技术领域

本发明涉及一种抗磨自修复材料，尤其涉及一种表面修饰的纳米羟基硅酸盐与硼化物原位合成的抗磨自修复材料及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

润滑油被称为工业的血液，润滑技术是机械系统最有效的抗磨减摩措施，提高润滑油的性能、发展环境友好的新型润滑添加剂是解决润滑油产业消费日益剧增和保护环境的必然需求。进入21世纪，伴随着现代工业技术的发展，工业机械设备向着大功率小型化、自动化、高精度、增大功率、提高效率、增加可靠性的方向不断发展，摩擦部件设计更为复杂、承受更大的载荷、更高的温度和更恶劣的环境，人们对润滑产品的性能提出更高要求。

纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”，纳米材料在改造传统材料功能方面具有独特的性能，蕴含着巨大潜力，也推动着先进润滑技术的发展。纳米材料为添加改性剂的润滑油体系的抗磨、减摩及在线自修复作为摩擦、润滑技术的发展方向之一，也是摩擦学学科创新型前沿研究内容之一，具有深刻的理论意义和广阔的应用前景。纳米材料作为特种润滑油添加剂，不同于传统添加剂具有优异的抗磨、减磨性能，但是具有高表面活性能和化学活性的纳米微粒是非油溶性材料，在润滑油中容易沉淀分层团聚，进而影响其抗磨功能，而且高活性的纳米材料极易被空气氧化失去纳米材料的功能。这些弊端限制了纳米材料在润滑油中的应用，因此提高纳米材料在润滑油中的分散性、稳定性、和抗氧化性，是我们急需解决的问题。

在边界润滑条件下，减少部件之间的摩擦磨损，防止烧结从而提高机械效率、减少能源消耗、延长机械使用寿命，市场上一般采用极压抗磨添加剂。常用的极压抗磨添加剂有:含氯极压抗磨剂、含硫极压抗磨剂、含磷极压抗磨剂、硼酸盐极压抗磨剂和有机金属盐极压抗磨剂等。但是此类极压抗磨剂一般都是含有硫磷的物质，在有水分的情况下容易形成酸性物质，造成腐蚀机械设备。因此随着纳米技术的飞速发展，纳米颗粒作为润滑极压抗磨剂的研究报道也逐渐增多，并已形成新的研究热点。

极压抗磨性能是润滑技术突破的单元技术核心，这将是润滑节能技术的一次革命。目前市场上的极压抗磨添加剂大部分是含有硫磷的有机化合物，例如：应用在工业齿轮油中的硫化异丁烯T321、二烷基二硫代磷酸锌盐ZDDP等大部分都含有活性的硫磷元素，这种活性硫磷化合物在接触了水分后会产生酸性物质：硫酸或磷酸，对金属摩擦面会产生腐蚀作用。现在市场中逐渐淘汰了这类有机硫磷的极压抗磨剂。因此，研究合成一种对环境友好和对金属摩擦面没有腐蚀的无机纳米抗磨材料是市场需求的大势所趋。

摩擦领域的纳米润滑技术是化学、材料和摩擦学等交叉学科的研究热点。很多研究结果显示：多种性质、结构的润滑组分通过在纳米尺度下的分子设计，比体相单一物质具有更高的化学活性，表现出更强的摩擦性能协同效应。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种表面修饰的纳米羟基硅酸盐与硼化物原位合成的抗磨自修复材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种表面修饰的纳米羟基硅酸盐与硼化物原位合成的抗磨自修复材料，其组分按重量份数计包括：表面修饰的纳米羟基硅酸盐3-7份、表面修饰的硼化物3-7份、表面活性剂10-20份、基础油12-60份、功能助剂3-5份、分散助剂8-20份和悬浮分散耦合剂5-20份。

进一步，所述的纳米羟基硅酸盐为纳米羟基硅酸铝、纳米羟基硅酸镁或纳米羟基硅酸铜中的一种或两种混合。

进一步，所述的硼化物为硼酸稀土化合物或硼酸过渡金属化合物。