CN104119989B - 油溶性浅色纳米铜制剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油溶性浅色纳米铜制剂及其制备方法和应用，油溶性浅色纳米铜制剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米铜的水分散液与有机锌盐和溶剂混合搅拌，获得浅色纳米铜金属液；(2)将步骤(1)的产物，油水分离，收集油相，减压蒸馏，分离有机溶剂，即可获得所述的油溶性浅色纳米铜制剂。本发明为浅色的油溶性铜金属粉制剂，添加到润滑油中，其极压抗磨性能会进一步提高也有降噪的效果。同时还能满足润滑油的外观浅色透明的要求。

Description

油溶性浅色纳米铜制剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种铜粉制剂及其制备方法和应用。

背景技术

纳米粉体由于具有许多传统材料所没有的独特的物理和化学性质，因而得到了广泛的重视，成为当今国内外研究的热门课题之一。把纳米材料应用于润滑油中更是一个非常有应用前景的多学科交叉的研究领域。据文献[TrenieIznos,20(3),333-338(Russian)1999]报道俄罗斯的科学家将纳米铜粉加入润滑油中进行实验发现，润滑性能显著提高，机械磨损降低了3-3.5倍并且摩擦负荷提高了一倍，润滑油的摩擦学性能良好。然而，单质纳米铜在空气中很容易被氧化。文献《化学通报》1996年第10期55～58页，刘志杰、赵斌等人报道了纳米铜粉在常温干燥的情况下就会被氧化成土黄色的氧化亚铜或黑色的氧化铜。这限制了纳米铜粉在润滑油及润滑脂等各领域中的应用。国内也有用DDP修饰的纳米铜的报道，但所得的纳米铜剂的颜色是棕黑色的。

发明内容

本发明的目的是提供一种油溶性浅色纳米铜制剂及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的缺陷。

所述的油溶性浅色纳米铜制剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米铜粉的水分散液与有机锌盐和溶剂混合，50～70℃搅拌5～30分钟，获得浅色纳米铜的有机溶剂金属液；

各个组分的重量份数为：

纳米铜的水分散液100份

有机锌盐3～15份

溶剂50～100份

优选的，将纳米铜粉分散液、有机锌盐、溶剂和表面处理剂混合，50～70℃搅拌5～30分钟，获得浅色纳米铜金属液；

优选的，各个组分的重量份数为：

所述纳米铜的水分散液为一种含有高分子保护剂的纳米球形铜粉的高分子水分散液，所述高分子保护剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、明胶、可溶性淀粉、甲基纤维素或阿拉伯胶；其中：高分子保护剂的含量为5～60g/L，纳米球形铜粉的含量为1-15g/100克；

所述纳米铜的水分散液的制备方法，为现有技术，可参见文献《化学通报》1996年第10期55～58页，刘志杰、赵斌等人报道的技术；

所述的有机锌盐选自硫磷双辛伯烷基锌盐、碱式硫磷双辛伯烷基锌盐或硬脂酸锌；所述硫磷双辛伯烷基锌盐、碱式硫磷双辛伯烷基锌盐或硬脂酸锌均可采用商业化产品，或者采用现有技术进行制备。

所述的溶剂选自二甲苯、正辛烷、十一烷或十二烷等，所述表面处理剂选自钛酸酯或十二烷基苯基磺酸钠；

(2)将步骤(1)的产物，油水分离，收集油相，减压蒸馏，分离有机溶剂，即可获得所述的油溶性浅色纳米铜制剂；

上述的油溶性浅色纳米铜制剂，可以作为润滑油及润滑脂极压抗磨添加剂、降噪剂。该粉体还可做粉末冶金中的添加剂，可作为抗菌剂、防污剂、导电粉等直接应用，也可以作为原料或添加剂制成抗菌材料、防污涂料、导电材料、自润滑复合材料、减摩材料等。

本发明制备的是油溶性浅色纳米铜制剂。铜粉经表面亲油处理后，能很好的溶解于油中，不易氧化了，增加了稳定性。可做润滑油、润滑油酯的添加剂可有效的提高油品极压抗磨性、减小磨斑直径、得到浅色的油品并有降噪的作用。本产品与它颜色不同、应用范围可扩大到浅色的范围，粉体可用作导电、防污、抗菌及粉末冶金等的原料或添加剂。

本发明的有益效果是：本发明既克服了铜粉在常温时很容易氧化的缺点，且稳定性好和用量少。把它添加到润滑油中，其极压抗磨性能会进一步提高也有降噪的效果。同时还能满足润滑油的外观浅色透明的要求、不出现油的混浊现象。此外该粉体是无机添加剂，对发动机、齿轮、一些金属零件等无腐蚀性且对环境友好。它是一种新型的润滑油添加剂，具有优良的抗磨、减摩和节能、环保、降噪功效，并有可观的经济效益。另外，还可做抗菌剂、防污剂、导电剂或作为多孔材料。其社会效益显著，性能优异。本发明是用化学方法制备出－种颗粒平均直径小于10纳米，粒径分布较窄，且不易氧化。

附图说明

图1为油溶性浅色纳米铜制剂的粒度分布。

图2为电镜照片。

具体实施方式

以下将通过实施例对本发明具体的实施方法作说明：

实施例1

首先采用文献《化学通报》1996年第10期55～58页，刘志杰、赵斌等人报道的技术制备好100克含1克纳米球形铜粉的高分子的水分散液；高分子保护剂PVP含量为16g/L、反应时间为15分钟。

实施例2

参照实施例1制备1克纳米铜的水分散液100克，在65℃、搅拌的条件下将其与硫磷双辛伯烷基锌盐6克与及溶剂二甲苯100克混合。反应时间为20分钟，将反应产物油水相分离，油相进行减压蒸馏，即可得到所说的油溶性浅色纳米铜制剂。

激光粒度仪测试所制备制剂的粒径，粒子的平均粒径小于10nm。

粒径分布见图1,电镜照片见图2.

实施例3

参照实施例1制备1克纳米铜的水分散液100克，在70℃搅拌的条件下将其与水性硬脂酸锌7克与溶剂十一烷100克混合，反应时间为30分钟，将反应产物油水相分离，油相进行减压蒸馏。即可得到所说的油溶性浅色纳米铜制剂。

实施例4

按实施例1的方法制备纳米1克纳米铜的水分散液100克，在65℃、搅拌的条件下将其与碱式硫磷双辛伯烷基锌盐盐3克与钛酸酯偶联剂4克及溶剂十一烷100克混合,余同上。

实施例5

按实施例1的方法制备纳米铜的水分散液中，添加十二烷基磺酸钠3克、硫磷双辛伯烷基锌盐4克、溶剂十一烷100克混合，余同上。由四球机实验可知，SN500油中以纳米铜含量以0.015％添加量，就有优良的极压抗磨性能，最大无咔咬P_B值为980N/GB3142

(不含添加剂的基础油为549N/GB3142)。

实施例6

参照实施例5制备油溶性浅色纳米铜制剂，添加到15W40发动机油中，纳米铜含量为0.05％，并搅拌使其分散均匀。由四球机实验可知，该润滑油最大无咔咬P_B值为1254N/GB3142(不含添加剂的油为745N/GB3142)。

油溶性浅色纳米铜制剂添加到150SN基础油中，纳米铜含量为0.05％，搅拌使其分散均匀。由四球机实验可知，最大无咔咬P_B值为1117N/GB3142(不含添加剂的基础油为980N/GB3142)。作为润滑油的极压抗磨添加剂，纳米铜用量减少且稳定性有所提高、无沉淀。

Claims (9)

1.油溶性浅色纳米铜制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将纳米铜粉分散液与有机锌盐和溶剂混合搅拌，获得浅色纳米铜金属液；(2)将步骤(1)的产物，油水分离，收集油相，减压蒸馏，分离有机溶剂，即可获得所述的油溶性浅色纳米铜制剂；

所述纳米铜粉分散液为一种含有高分子保护剂的纳米球形铜粉的高分子水分散液，所述高分子保护剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、明胶、可溶性淀粉、甲基纤维素或阿拉伯胶；其中：高分子保护剂的含量为5～60g/L，纳米球形铜粉的含量为1-15g/100克；

所述的有机锌盐选自硫磷双辛伯烷基锌盐、碱式硫磷双辛伯烷基锌盐或硬脂酸锌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将纳米铜粉分散液与有机锌盐和溶剂混合，50～70℃搅拌5～30分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个组分的重量份数为：

纳米铜粉分散液100份

有机锌盐3～15份

溶剂50～100份。

4.油溶性浅色纳米铜制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将纳米铜粉分散液、有机锌盐、溶剂和表面处理剂混合搅拌，获得浅色纳米铜金属液，(2)将步骤(1)的产物，油水分离，收集油相，减压蒸馏，分离有机溶剂，即可获得所述的油溶性浅色纳米铜制剂；所述纳米铜粉分散液为一种含有高分子保护剂的纳米球形铜粉的高分子水分散液，所述高分子保护剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、明胶、可溶性淀粉、甲基纤维素或阿拉伯胶；其中：高分子保护剂的含量为5～60g/L，纳米球形铜粉的含量为1-15g/100克；

所述的有机锌盐选自硫磷双辛伯烷基锌盐、碱式硫磷双辛伯烷基锌盐或硬脂酸锌。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将纳米铜粉的水分散液、有机锌盐、溶剂和表面处理剂混合，50～70℃搅拌5～30分钟。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，各个组分的重量份数为：

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的溶剂选自二甲苯、正辛烷、十一烷或十二烷，所述表面处理剂选自钛酸酯或十二烷基苯基磺酸钠。

8.根据权利要求1～7任一项所述方法制备的油溶性浅色纳米铜制剂。

9.根据权利要求8所述的油溶性浅色纳米铜制剂的应用，其特征在于，作为润滑油及润滑脂极压抗磨添加剂或降噪剂。