坡缕石/Ag硬、软相复合纳米材料的制备及其减摩与自修复机制研究

纳米粒子作为润滑添加剂是获取摩擦副优异摩擦学性能的重要途径。贵州坡缕石是一种富铝镁羟基硅酸盐纳米矿，近年来被用于聚合物改性改善其使用性能而被关注，但至今尚未有用于润滑剂改性方面的研究。本项目是利用贵州坡缕石的离子交换特性研制坡缕石/Ag硬、软相兼备的复合纳米粒子，并将其作为润滑添加剂，研究其在摩擦副中的减摩、抗磨、自修复等效果及作用机制的研究课题。研究内容主要包括：研究坡缕石/Ag复合纳米粒子制备过程的控制、纳米粒子的表面修饰及其在润滑剂中的分散问题，从而获得理想的润滑剂优化数据，探索坡缕石/Ag硬、软相复合纳米粒子在金属摩擦副中的摩擦学行为和复杂的作用机理。项目研究可为一般硬、软相复合纳米粒子的摩擦学行为及其作用机理的研究提供理论基础，对本地坡缕石矿应用的升级和范围的扩大有促进作用。研究具有创新性、学术价值和经济意义，同时又是西部地区资源利用、人才凝聚的重要工作，具有鲜明的地方特色。

纳米粒子作为润滑添加剂是获取摩擦副优异摩擦学性能的重要途径。本项目是利用贵州坡缕石研制坡缕石/Ag硬、软相兼备的复合纳米粒子，并将其作为润滑添加剂，研究其在摩擦副中的减摩、抗磨、自修复等效果及作用机制的研究课题。. 项目研究了离子交换法制备坡缕石/Ag复合纳米材料的反应体系组成及工艺方法，探明了影响复合纳米微粒组成及粒度分布的主要因素及控制方法，获得了用于润滑添加剂的坡缕石/Ag复合纳米材料；提出了在离子交换法制备的坡缕石/Ag复合纳米材料中通过补偿添加纳米Ag控制坡缕石与Ag含量配比的方法。获得的复合体系中坡缕石负载的纳米Ag粒子在坡缕石上呈固定的分散状态分布，分散性大大好于全共混的体系，且各相复合粒子的含量配比精确可靠；研究了对复合纳米粒子进行油溶性表面修饰的修饰剂及修饰工艺，获得了粒径符合要求的纳米颗粒及复合纳米粒子均匀分散的润滑油体系。. 研究了坡缕石/Ag复合纳米材料对铁基摩擦副的摩擦磨损性能和自修复性能的影响规律，结果表明该复合纳米材料对铁基摩擦副有自修复功能，但当复合纳米材料中Ag的含量较低时，其摩擦系数有阶段性的上升，无减摩效果。在一定范围内，其减摩和抗磨效果随着复合纳米材料中含银量的增加而增加；研究了坡缕石/Ag复合纳米材料对铁基摩擦副自修复性能的影响因素，优化确定了减摩和抗磨效果同时兼备的坡缕石/Ag复合纳米材料中坡缕石和银含量的最佳配比、复合纳米材料在润滑油中的最佳质量百分比及较为理想的成膜运行条件；研究了坡缕石/Ag复合纳米材料的自修复特性及不同时间段表面自修复膜的成膜特性、膜层的结构和元素组成，探明了坡缕石/Ag复合纳米材料在铁基摩擦副上的成膜机制及其从由软修复向硬修复转变的自修复机理。. 项目研究成果对于坡缕石/Ag纳米润滑剂产品的开发提供了理论基础。