[发明专利]一种掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料领域，具体地涉及一种掺杂有机硅的硅酸镁纳米管抗磨材料，是将有机硅材料按照质量浓度为1:30‑50，掺杂到羟基硅酸镁纳米管中，形成掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米抗磨材料，羟基硅酸镁纳米管由含有镁元素的镁化合物和含有硅元素的硅化合物在碱溶液中加热反应后依次进行离心、洗涤、干燥得到的，本发明制备的掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料为纳米管形状，管直径为15～55纳米，长度为100纳米～5微米，产品较为规整，细度均一，分散均匀。作为润滑油添加剂使用，可以大幅度提高润滑油品的抗磨减摩性能，且使得润滑功能优异，延长机械设备的使用寿命。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是涉及一种掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料及其制备方法。

背景技术

在机械设备运作过程中，摩擦现象广泛存在，摩擦导致的磨损是机械设备失效的主要原因, 大约有80% 的零件损坏是由于各种形式的磨损引起的。润滑油可以减少摩擦、降低磨损。然而在实际工况中，基础润滑油及其一些合成产品经常无法满足应用所需的高性能要求，人们仍需要不断研制和选用各种具有特殊性能的化合物添加入润滑油中，以充分发挥优异润滑性能。人们通常采用石墨、二硫化钼和纳米铜等作为添加剂加入至基础润滑油中，提高油品使用新能。

据报道，羟基硅酸镁（Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈）添加到润滑油或润滑脂中使用, 可以在金属磨损表面生成高硬度、超低摩擦系数的自修复保护膜，修复摩擦副表面的磨损，降低摩擦系数。而且不与油品发生化学反应, 不改变油的粘度和性质, 对环境和人体无害。目前，在羟基硅酸镁的自修复性能研究中所用的原料大都是天然层状硅酸盐矿物进行超细粉碎和提纯得到的，但是颗粒较大，制备过程所需能耗较高，同时还会产生大量的杂质。专利CN101386713 报道了采用高能化学球磨法制备颗粒状纳米羟基硅酸镁粉体，纯度比以往提高，且粉体细度在100 纳米级别。该合成方法相对简单，但是由于采用长时间球磨方法进行制备，能耗及成本相对较高。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料及其制备方法，可以完全解决上述技术问题。

解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明设计了一种掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料，将有机硅材料按照质量浓度为1:30-50，掺杂到羟基硅酸镁纳米管中，形成掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米抗磨材料，所述的羟基硅酸镁纳米管由含有镁元素的镁化合物和含有硅元素的硅化合物在碱溶液中加热反应一段时间后依次进行离心、洗涤、干燥得到的，有机硅材料为硅橡胶或硅树脂中的任意一种。

进一步地说，所述的镁化合物为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、氧化镁、氢氧化镁中的任意一种。

进一步地说，所述的硅化合物为硅酸镁、硅藻土、硅酸铝、硅胶中的任意一种。

进一步地说，所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的任意一种所构成的浓度为30%以上的溶液。

该掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料的制备方法，包括以下步骤：

将镁化合物和硅化合物在碱溶液中混合搅拌均匀，镁化合物和硅化合物按照5:14质量比混合，与碱溶液配制成35mg（镁化合物和硅化合物的混合物）/mL（碱溶液）；超声混合至少2h，加热至160-180℃，反应3-4h，再按照质量浓度为1:30-50加入有机硅材料，常温和200-350r/min转速条件下搅拌反应8-10h，即得掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料。

该掺杂有机硅的羟基硅酸镁纳米管抗磨材料的应用，将其应用于润滑油添加剂，添加比例为0.01-1质量%，其中，纳米管的管径为15～55纳米，长度为100纳米～5微米。

本发明的有益效果是：