CN103264167A

CN103264167A - 一种表面改性纳米铜微粒及其制作方法

Info

Publication number: CN103264167A
Application number: CN2013102297484A
Authority: CN
Inventors: 姚明忠; 张治军; 李小红; 张晟卯; 陈金亮; 孙柳柳
Original assignee: NANTONG ZHONGCHENG BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: NANTONG ZHONGCHENG BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2013-08-28

Abstract

本发明涉及一种表面改性纳米铜微粒及其制作方法，包括以下步骤，首先配制浓度为0.05-0.2mol/L的铜盐水溶液，加入氨水溶液，然后将铜盐水溶液与还原剂、具有抗乳化性能的表面修饰剂、有机溶剂的混合液充分混合，使其在碱性（pH为8-11）条件下反应1-3h后，浓缩分离即得表面改性纳米铜微粒。本发明制备工艺简单，原料廉价易得，成本低，产率高，适合大规模生产制备。

Description

一种表面改性纳米铜微粒及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种制作方法，特别是一种表面改性纳米铜微粒及其制作方法。

背景技术

纳米材料因其特殊的纳米效应和高表面活性而在摩擦学领域表现出独特的优势。特别是铜及其合金等软金属纳米微粒减摩、抗磨及自修复功能尤为突出，作为新型高性能润滑油脂添加剂的自修复纳米润滑抗磨材料使用，可以对机械设备摩擦副的磨损部位进行自动修复，并具有显著的抗磨和节能效应。其中但是纳米铜材料氧化稳定性差、在油性介质中的分散稳定性以及单分散性差，限制了它们的广泛应用，因此制备有良好化学稳定性和在油性介质中有良好分散性的纳米铜微粒并使其多功能化成为人们研究的焦点。

目前，纳米铜微粒制备方法以物理方法和化学方法居多，物理方法主要有熔融共混法、气相共沉积法等，这些方法制备的纳米铜微粒组分纯净，但其表面易氧化变质，且无法在有机介质中分散，即使加入大量的表面活性剂进行分散，仍不能实现稳定分散，易发生沉降。化学方法主要有共还原法、金属离子置换法等，但也无法解决纳米铜微粒在空气中的氧化稳定性及在有机介质中的分散稳定性问题。原位表面修饰技术是解决这类问题的关键。

众所周知，润滑油在使用过程中会受到水的污染，如机械设备漏水、为了冷却加工件而必须喷淋大量冷却水等情况，均会在润滑油中进入一定水分，这就要求润滑油具有一定的分水性和不被水乳化成W/O（水/油）型乳化体。润滑油在乳化后或其抗乳化性差，会丧失流动性（W/O型乳化体会使油的粘度成倍地增加）和损失润滑性，也会引起金属腐蚀和磨损。如工业齿轮油、汽轮机油、液压油（如含锌盐的油品）均易受水的污染，对抗乳化性能有较高的要求。

发明内容：

本发明目的在于提供一种表面改性纳米铜微粒及其制作方法，所制备产品抗乳化性能强、抗氧化性能强、油溶分散稳定性好。

本发明采用的技术方案如下：一种表面改性纳米铜微粒及其制作方法，包括以下步骤：首先配制铜盐水溶液，加入氨水溶液，然后将铜盐水溶液与还原剂、具有抗乳化性能的表面修饰剂、有机溶剂的混合液充分混合，使其在碱性（PH为8-11）条件下反应1-3 h后，浓缩分离即得所述表面改性纳米铜微粒，其中铜元素：还原剂：表面修饰剂的物质的量比选择1：5-20：0-2；铜盐为水溶性物质的，所述水溶性物质为硫酸铜、盐酸铜、硝酸铜、乙酸铜等；其中铜盐水溶液浓度为0.05-0.2 mol/L；还原剂选择水合肼、硼氢化钠或水合肼与硼氢化钠的混合物；表面修饰剂为烷基聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基聚氧乙烯醚磷酸盐、异辛醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯中的一种或任意两种溶液的混合物；有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯或苯、甲苯、二甲苯其中任意两种的混合物，用量为反应体系总体积的10%-50%。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

阻止了纳米微粒的进一步的长大和团聚的发生，从而控制了铜纳米微粒的粒径大小和粒同时，获得了很好的氧化稳定性，可以长期稳定存在，纳米铜兼具优异的减摩、抗磨及自修复功能和良好的抗乳化性能，采用原位表面修饰技术制备纳米铜微粒，保证其优异的减摩、抗磨及自修复功能，又增强了其抗乳性能，且制备工艺简单，原料廉价易得，成本低，产率高，适合大规模生产制备。

具体实施方式

以下以通过优选实施例对本发明工艺作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1

将0.01 mol 硫酸铜溶解于100 mL蒸馏水中，加入5 mL 氨水溶液，得到均一透明的蓝色溶液，将0.1 mol水合肼和0.01 mol 烷基聚氧乙烯醚磷酸酯，100 mL苯混合均匀，缓慢滴加到上述蓝色溶液中，有气泡产生，搅拌下反应1-3 h，蒸馏除去水分和苯得到粘稠液体，即为表面改性纳米铜微粒。

实施例2

将0.04 mol 盐酸铜溶解于500 mL蒸馏水中，加入15 mL 氨水溶液，得到均一透明的蓝色溶液，将0.3 mol硼氢化钠和0.01 mol 烷基聚氧乙烯醚磷酸盐，200 mL甲苯混合均匀，缓慢滴加到上述蓝色溶液中，有气泡产生，搅拌下反应1-3 h，蒸馏除去水分和苯得到粘稠液体，即为表面改性纳米铜微粒。

实施例3

将0.04 mol 硝酸铜溶解于500 mL蒸馏水中，加入15 mL 氨水溶液，得到均一透明的蓝色溶液，将0.5 mol水合肼与0.2 mol硼氢化钠的混合物和0.06 mol 异辛醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯，300 mL二甲苯混合均匀，缓慢滴加到上述蓝色溶液中，有气泡产生，搅拌下反应1-3 h，蒸馏除去水分和苯得到粘稠液体，即为表面改性纳米铜微粒。

实施例4

将0.04 mol 乙酸铜溶解于500 mL蒸馏水中，加入15 mL 氨水溶液，得到均一透明的蓝色溶液，0.5 mol水合肼和0.02 mol 烷基聚氧乙烯醚磷酸酯和烷基聚氧乙烯醚磷酸盐的混合物，100 mL苯与甲苯混合物进行混合均匀，缓慢滴加到上述蓝色溶液中，有气泡产生，搅拌下反应1-3h，蒸馏除去水分和苯得到粘稠液体，即为表面改性纳米铜微粒。

本发明由于在铜纳米微粒初生成时表面包覆有机修饰剂，阻止了纳米微粒的进一步的长大和团聚的发生，从而控制了铜纳米微粒的粒径大小和粒同时，表面修饰剂的包覆也阻止了金属纳米微粒在空气中的氧化，从而获得了很好的氧化稳定性，可以长期稳定存在。不同的是有机修饰剂的存在还赋予金属纳米微粒在多种润滑基础油中的良好分散性及分散稳定性。

同时，针对润滑油使用过程中易乳化变质的特点，通过将具有抗乳化功能的聚氧乙烯集团引入有机修饰剂中，使纳米铜兼具优异的减摩、抗磨及自修复功能和良好的抗乳化性能。

本发明针对润滑油易乳化变质的特点，通过将具有抗乳化功能的聚氧乙烯集团引入有机修饰剂中，调整纳米纳米铜微粒表面有机修饰剂结构和修饰剂与铜核百分比例，采用原位表面修饰技术制备纳米铜微粒，保证其优异的减摩、抗磨及自修复功能，又增强了其抗乳性能。

Claims

1.一种表面改性纳米铜微粒，其特征在于：包括以下步骤：首先配制铜盐水溶液，加入氨水溶液，然后将铜盐水溶液与还原剂、具有抗乳化性能的表面修饰剂、有机溶剂的混合液充分混合，使其在碱性（PH为8-11）条件下反应1-3 h后，浓缩分离。

2.根据权利要求1所述一种表面改性纳米铜微粒，其特征在于：所述铜盐为水溶性物质，如硫酸铜、盐酸铜、硝酸铜、乙酸铜。

3.根据权利要求1所述一种表面改性纳米铜微粒，其特征在于：所述铜盐水溶液浓度为0.05-0.2 mol/L。

4.根据权利要求1所述一种表面改性纳米铜微粒，其特征在于：所述还原剂为水合肼、硼氢化钠或者水合肼与硼氢化钠的混合物。

5.根据权利要求1所述一种表面改性纳米铜微粒，其特征在于：所述表面修饰剂为烷基聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基聚氧乙烯醚磷酸盐、异辛醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯中的一种或任意两种溶液的混合物。

6.根据权利要求1所述一种表面改性纳米铜微粒的制作方法，其特征在于：铜元素︰还原剂︰表面修饰剂的物质的量比为1：5-20：0-2。

7.根据权利要求1所述一种表面改性纳米铜微粒的制作方法，其特征在于：所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯或苯、甲苯、二甲苯其中任意两种的混合物，所述有机溶剂用量为反应体系总体积的10%-50%。