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納米高嶺土在潤滑添加劑領域的應用
2015年03月05日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:2886
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     一、天然礦物作為潤滑添加劑的優點


      采用無機固體納米粒子作為潤滑添加劑改善潤滑油抗摩擦性能已經成為一種新興的現代技術手段,具有良好的應用前景。工業上除了采用合成的無機納米顆粒外,還精加工一些天然礦物顆粒,如蛇紋石、膨潤土、凹凸棒土、云母、葉臘石和石墨等也用作潤滑添加劑,降低滑動副和滾動副機械表面的摩擦和磨損。上述天然礦物均為典型的層狀硅酸鹽礦物,與化學方法制備的納米顆粒添加劑相比,具有以下特點:


      1、有害元素含量低,不污染環境。制備工藝簡單,加工成本低。


      2、與某些貴金屬添加劑相比,自然資源豐富、價格低廉。


      3、微觀的層狀結構和細小的顆粒尺寸有利于顆粒在摩擦工件表面的粘附、覆蓋和抗摩擦自修復膜形成,阻止摩擦工件的直接接觸,降低摩擦、減少磨損。


      作為一種典型的硅酸鹽礦物,高嶺土已經應用于造紙、水泥、陶瓷原料、橡膠填料等行業。目前將其作為潤滑添加劑方面的研究,前期多以與有機添加劑混合應用或者處于微米級顆粒應用為主。隨著納米材料技術的興起,納米高嶺土作為潤滑添加劑性能、成本優勢逐漸顯現。


      二、納米高嶺土的抗摩擦機理


      當潤滑油中添加納米高嶺土時,在納米顆粒尺寸效應和顆粒表面有機鏈的作用下粘附在摩擦副表面,并填充在摩擦副表面的溝壑和裂縫中,對摩擦副表面進行有效修復;在持續、激烈的摩擦引起的瞬間高溫高壓環境和高速旋轉產生的剪切力作用下,高嶺土納米顆粒與摩擦副表面發生摩擦化學反應;最后在摩擦副表面上生成一層或多層富含Fe、Si、Al、C、O等元素化合物的動態摩擦保護自修復膜,阻止摩擦副直接接觸,從而降低摩擦、減小磨損,提高摩擦副的抗摩擦性能。


      與一些片狀的固體潤滑劑一樣(例如石墨、二硫化鉬等),納米高嶺土在摩擦過程中容易碎裂形成更下的薄片。隨著摩擦的持續,顆粒越來越小,是的高嶺土顆粒更容易填充在摩擦副表面的溝壑和裂縫中對摩擦表面進行更為有效的修復。另外,隨著納米顆粒的破碎,顆粒薄片表面出現大量不飽和鍵,如Si-O、Si-O-Si等,不僅更有利于細小顆粒在摩擦面的粘附,也增大了O2的釋放能力,促進摩擦副表面上摩擦化學反應的發生,加快自修復膜的生成速度,從而改善摩擦副的抗摩擦性能。


      小結:我國擁有豐富的高嶺土資源,高嶺土礦產資源排名世界前列,已探明267處礦產地,探明儲量29.10億噸。由于我國對礦產資源利用管理不夠完善,高嶺土加工行業同其它非礦資源行業一樣存在無序競爭,眾多企業拼價格導致的資源貶值問題很嚴重。如何尋求技術上的突破,將高嶺土資源運用到高端領域,增加附加值是一個非常值得探討的課題。相信,納米高嶺土在潤滑添加劑的應用會成為這個大課題中的一項重要分支。當前,我國在高嶺土加工設備、高嶺土改性技術等領域都取得了長足的進步。高嶺土粉體物性檢測、化學分析檢測等高端儀器設備企業也日漸成長。相信這些進步都將為高嶺土深加工行業的發展提供有效的支持。


(粉體圈  作者:敬之)

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