[发明专利]一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法

说明书

本发明提供了一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，包括：将脂肪酸与预定PH值的碱性溶液混合，分散搅拌，然后在搅拌的条件下依次加入含镁化合物和含硅化合物；将混合物继续搅拌和超声后置于封闭的反应釜中，在一定的条件下进行磁力搅拌；反应完成后，自然冷却至室温，移走混合溶液的上层清液，将下层反应产物移入烘干箱中，在预定的条件下进行干燥；将干燥后的反应产物研磨得到被无定形碳包覆的羟基硅酸镁纳米颗粒。该方法简单易操作，得到的纳米颗粒可以实现更加优良的摩擦学性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法。

背景技术

氢化无定形碳，又被成为氢化类金刚石碳。由于含有大量以sp2、sp3键接的碳原子，从而表现出一些独特的性能，例如高硬度，优良的摩擦学性能(低摩擦系数，高抗磨能力)。这些性能使其可以应用于高效抗磨涂层，即在摩擦接触副沉积一层无定形碳保护摩擦副，防止试件磨损情况发生。除此之外，随着纳米技术的发展，各种纳米颗粒也展现出了优良的抗磨性能，例如纳米铜，纳米二氧化硅以及四氧化三铁纳米颗粒等。而无定形碳可以作为包覆物包覆在这些纳米颗粒外层，从而实现更优良的耐摩擦性能。

目前氢化无定形碳涂层的主要制备方法包括物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)，化学气相沉积(Chemical vapor deposition，CVD)，以及等离子体增强的化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)。例如申请号为201110296097.1的专利公开了利用乙炔、丙烯等一种或者多种碳氢化合物气体在采用氢气、氦气或者氩气等作为载气，通过化学气相沉积来形成无定形碳膜；申请号为200880004149.X的专利公开了利用低于0.4eV的低电子温度为特征的远程等离子体，以高沉积速率沉积氢化无定形碳涂层。但是，上述现有技术的方法需要的装置结构复杂，成本较高，且只能在一定形状的基材表面形成无定形碳膜；而对于纳米颗粒，则要在单个纳米颗粒表面生成一层包覆的无定形层。因此，这种常规的气相沉积的方法不适用于纳米颗粒。由于羟基硅酸镁纳米颗粒优良的摩擦学性能，即低摩擦系数，高抗磨能力，在羟基硅酸镁表面包覆一层无定形碳，可以实现更加优良的摩擦学性能，而目前还没有在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法。

发明内容

本发明提供了一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，以得到摩擦学性能更优的减摩抗磨剂。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明提供了一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，包括以下步骤：

1)将脂肪酸与预定PH值的碱性溶液混合，将所得混合液在一定条件下分散搅拌，然后在搅拌的条件下依次加入含镁化合物和含硅化合物，所述含镁化合物和含硅化合物的镁、硅元素摩尔比为1.0～2.0，所述的含镁化合物和含硅化合物质量之和与所述脂肪酸的质量比为9.5～1.0，将所得到的混合物继续搅拌和超声；

2)将所述步骤1)中得到混合溶液置于封闭的反应釜中，在温度为200～500℃，压力为1.5～22.1MPa的条件下进行磁力搅拌，反应12～48h，自然冷却至室温，得到混合溶液；

3)移走所述步骤2)得到的混合溶液的上层清液，将下层反应产物移入烘干箱中，在预定的条件下进行干燥，将干燥后的反应产物研磨得到被无定形碳包覆的羟基硅酸镁纳米颗粒。

进一步地，步骤1)中的所述的含镁化合物和含硅化合物质量之和与所述脂肪酸的质量比为3:1。

进一步地，步骤1)中将所得混合液在以200r/min的转速分散搅拌5分钟，将所述的所得到的混合物继续搅拌30min和超声5min。

进一步地，脂肪酸为硬脂酸、油酸、亚油酸、蓖麻酸、亚麻酸和者棕榈酸中的一种或几种。