改性纳米SiO2颗粒作为润滑添加剂的抗磨减摩性能.pptVIP

Page ? * 改性SiO2纳米颗粒作为润滑添加剂的抗磨减摩性能 答辩人： 院系： 专业： 班级： 学号： 指导老师： 课题：改性SiO2纳米颗粒作为润滑添加剂的抗磨 减摩性能 第一部分：课题背景 第二部分：改性剂筛选 第三部分：改性条件优化 第四部分：抗磨减摩性能测定 第一部分：课题背景 （1）纳米材料优异性能 在高温、高负荷、强氧化、强还原等恶劣条件下，对于减小摩擦、降低磨损、磨损部位修复等功能，SiO2纳米颗粒作为润滑油添加剂表现出优异的性能。 （2）纳米SiO2的性质 纳米SiO2为无定型的非金属材料。微结构为球形，呈絮状和网状的准颗粒结构。纳米SiO2具有巨大的比表面积和大量高反应活性的羟基。 纳米SiO2表面呈现一定的亲水性，易于团聚，在有机相中难以分散和润湿，与有机基团结合力差。填充未经表面处理的纳米粒子，不但起不到特殊作用，反而会成为复合材料的力学弱点，在一定程度上限制了纳米SiO2的应用。 （3）纳米SiO2改性（由亲水到亲油） 纳米SiO2的表面改性是利用一定的化学物质通过一定的工艺方法使其与SiO2表面上的羟基发生反应，消除或减少表面硅醇基的量，使产品由亲水变为疏水（亲油），以达到改变表面性质的目的。改性后的纳米SiO2颗粒在有机相中具有良好的分散性和稳定性，才能够用作润滑油添加剂。从而起到抗磨减摩的效果。 第二部分：改性剂筛选 1、改性方法简述 改性方法 反应方程式 优点 缺点 选择 醇类化合物改性纳米SiO2 操作简单，经济廉价 √ 胺类化合物改性纳米SiO2 操作简单 应用较少 有机氯硅烷改性纳米SiO2 材料有毒 硬脂酸改性纳米SiO2 使用较广，方法简单 √ 表面接枝聚合物改性纳米SiO2 可以接枝新的官能团 反应复杂 表面活性剂吸附改性纳米SiO2 应用很少 纳米SiO2制备、改性同步法 减少能耗 步骤繁多，操作复杂 偶联剂改性纳米SiO2 应用广泛 √ 第二部分：改性剂筛选 2、实验内容 （1）溶剂筛选：无水乙醇/乙二醇 改性剂 溶剂 辛醇 乙二醇 无水乙醇 KH-550 乙二醇 无水乙醇 改性剂 溶剂 开始 30min 1h 5h 辛醇 乙二醇 混合均匀 分层 辛醇 无水乙醇 混合均匀 混合均匀 混合均匀 混合均匀 KH-550 乙二醇 混合均匀 混合均匀 分层 KH-550 无水乙醇 混合均匀 混合均匀 混合均匀 混合均匀 主要原因是乙二醇的油性相比于无水乙醇较大。 乙二醇包裹了纳米SiO2颗粒，且在剧烈的搅拌中，无法将这种油包膜的结构打破，使得改性剂辛醇/KH-550无法充分地与纳米SiO2颗粒接触反应。 无水乙醇的油性较小，且无水乙醇与水互溶。纳米SiO2颗粒本身具有亲水性，因此在剧烈的搅拌下，其在无水乙醇中既可以分散较好，也不会形成油包膜的结构。从而有利于改性剂辛醇/KH-550与纳米SiO2颗粒的接触反应。 第二部分：改性剂筛选 2、实验内容 （2）改性剂筛选：辛醇/硬脂酸/KH-550 序号 溶剂 改性剂 1# 无水乙醇 辛醇 2# 硬脂酸 3# KH-550 溶剂 改性剂 开始 30min 1h 5h 12h 1d 无水乙醇 辛醇 混合均匀 混合均匀 混合均匀 混合均匀 分层 硬脂酸 混合均匀 混合均匀 混合均匀 分层 KH-550 混合均匀 混合均匀 混合均匀 混合均匀 混合均匀 混合均匀 序号 1# 2# 3# 改性剂 辛醇 硬脂酸 KH-550 磨斑直径 364μm 382μm 342μm 导致这种结果可能是以下原因： （1）硬脂酸与纳米SiO2颗粒接触过程中不会发生反应，形成一种包裹结构。这种包裹结构可以促使纳米SiO2颗粒表面的硅羟基减少，但是这种物理效果与化学效果相比是较差的； （2）除了反应过程中KH-550与纳米SiO2颗粒表面硅羟基反应外，KH-550本身还具有粘合性，也可以减弱纳米SiO2颗粒表面硅羟基的作用效果。 第二部分：改性剂筛选 2、实验内容 （3）工艺初步流程 纳米SiO2表面改性最佳的改性剂为KH-550；KH-550用量20%（wt）；溶剂为无水乙醇；反应温度是78℃，反应时间为2h；转速为600r/min。 第三部分：改性工艺优化 1、实验内容 （1）溶剂量比 由图可知，溶剂量比越大，反应