[发明专利]碳纳米管/二维纳米材料复合材料及其制法和应用

说明书

本发明涉及一种碳纳米管/二维纳米材料复合材料，其特征在于，碳纳米管和二维纳米材料分别经油性分散剂改性后得到改性碳纳米管和改性二维纳米材料，在改性碳纳米管上负载改性二维纳米材料后得到所述碳纳米管/二维纳米材料复合材料。所述二维纳米材料为层状金属磷酸盐纳米片，优选为层状磷酸锆纳米片。本发明所得碳纳米管/二维纳米材料复合材料可作为润滑抗磨剂，添加到润滑油中，可有效改善润滑油的抗磨性能，且本发明所述方法成本较低，操作简单，高效环保，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料领域，主要涉及抗磨材料领域，具体涉及一种碳纳米管/二维纳米材料复合材料及其制法和应用。

背景技术

在润滑油中添加特定的无机纳米材料可以极大的提升润滑油的润滑抗磨效果。这种纳米润滑油的润滑抗磨效果一方面取决于所添加的纳米材料的组成、大小、形状等性质；另一方面取决于所添加纳米材料在润滑油中的分散性。一般的纳米材料由于其比表面积大，且与油相不相容，因而会发生絮凝或沉淀，这种纳米材料的团聚使得添加材料的实际尺寸大幅度加大，达到微米甚至是毫米级。这样大尺度的团聚会极大的削弱纳米材料在油相中的润滑抗磨效果，甚至比不添加纳米材料还要差。

常用的纳米润滑添加材料包括金属及金属氧化物纳米颗粒、陶瓷纳米颗粒、稀土化合物纳米颗粒、碳纳米材料，以及其他无机非金属纳米材料等。将这些纳米材料均匀稳定的分散到油相中都可以不同程度的提高润滑油的润滑抗磨效果。ZL201410382805.7发明了一种将二维纳米材料，如磷酸锆纳米片与零维纳米颗粒，如铜纳米颗粒通过协同分散混合的方法，极大的提高了二者在油相中的分散性，制备了不同结构纳米材料的二元润滑体系，并极大的提高了纳米润滑油的润滑抗磨效果。

为改善润滑油的抗磨性能，“碳纳米管作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能研究,摩擦学学报，2005,25(5)：394-397”中，将碳纳米管作为润滑油添加剂表现出了优良的抗磨性能，含碳纳米管润滑油的磨斑表面平整，划痕较细且分布均匀。

发明内容

本发明解决的技术问题是：目前润滑油抗磨剂仍存在絮凝或沉淀的现象，润滑油的抗磨性能还有待提高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种将碳纳米管与二维纳米材料，例如磷酸锆纳米片复合并制备复合型纳米润滑抗磨剂及复合型纳米润滑油的方法，通过摩擦测试发现，这种复合型纳米润滑抗磨材料效果要好于每个单独使用的纳米材料。由于碳纳米管为一维纳米材料，而磷酸锆为二维纳米材料，因而本发明所制备的复合型纳米润滑抗磨剂也可以称为结构复合型纳米润滑抗磨材料，制备的纳米润滑油可以称为结构复合型纳米润滑油。

具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：

一种碳纳米管/二维纳米材料复合材料，其特征在于，碳纳米管和二维纳米材料分别经油性分散剂改性后得到改性碳纳米管和改性二维纳米材料，在改性碳纳米管上负载改性二维纳米材料后得到所述碳纳米管/二维纳米材料复合材料。

优选的，上述复合材料中，所述二维纳米材料为层状金属磷酸盐纳米片，优选为层状磷酸锆纳米片。

优选的，上述复合材料中，所述油性分散剂选自脂肪伯胺或聚醚胺。

优选的，上述复合材料中，所述碳纳米管与油性分散剂总量的质量比为(0.5-2.5)：20，优选为(0.5-2)：20。

优选的，上述复合材料中，所述二维纳米材料与油性分散剂总量的质量比为(1-15)：20，优选为(1-10)：20。

优选的，碳纳米管与二维纳米材料的总量与油性分散剂的质量比为(3-15)：20，更优选的，碳纳米管与二维纳米材料的总量与油性分散剂的质量比为(6-12)：20。

优选的，二维纳米材料与碳纳米管的质量比为(2-10)：1，更优选的，二维纳米材料与碳纳米管的质量比为(0.5-10)：1，更优选的为(2.5-10)：1。