一种MOFs纳米颗粒复合凝胶润滑剂及其制备方法

本发明涉及润滑，涉及一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂及其制备方法，特别涉及一种通过引入凝胶因子成超分子油凝胶与mofs材料形成纳米颗粒复合凝胶润滑体系的润滑剂及其制备方法。

背景技术：

1、摩擦和磨损是日常生活中经常发生的现象，造成的能量损失约占全球总量的四分之一，随着能源和环境问题的日益突出，减少摩擦以节约能源变得更加重要。基础油是最常用的液体润滑剂，我国的使用量正在逐年增加。为了提升基础油的润滑性能，开发新型绿色的润滑添加剂成为近年来研究的热点。其中，具有低密度、高孔隙率和优异纳米力学性能的功能化金属有机框架(mofs)材料在润滑应用方面具有巨大潜力。然而，mofs纳米材料与基础油不相容，严重限制了其作为润滑添加剂的实际应用。

2、通过表面活性剂的修饰，可使mofs材料均匀地分散在基础油中，然而，随着时间的推移，由于mofs纳米材料的平面尺寸较大，它们之间的范德华力比mofs纳米材料与基础油之间的范德华引力更强，这些分散体系更倾向于凝聚和沉淀。这些表面改性和功能化处理不能解决mofs纳米颗粒在润滑基础油中的长期胶体稳定性问题。而且，mofs材料在基础油中容易发生爬移，这是导致空间润滑失效的重要因素。因此，制备一个均匀的油分散体系，使mofs纳米材料表现出长期的稳定仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种能够使得mofs纳米材料在基础油处于长期稳定的方法，克服当下mofs材料在基础油中容易发生爬移，进而导致空间润滑失效的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，包括改性mofs纳米颗粒、凝胶因子和基础油；

4、所述改性mofs纳米颗粒选自油酸二乙醇酰胺改性的uio-66-nh2-o纳米颗粒、油酸二乙醇酰胺改性的zif-8-o纳米颗粒和油酸二乙醇酰胺改性的hkust-1-o纳米颗粒中的一种以上；

5、所述凝胶因子为十二羟基硬脂酸(12-hsa)；

6、所述基础油为聚α-烯烃类。

7、改性mofs纳米颗粒相比于未改性mofs纳米颗粒，不仅提高了mofs在基础油中的溶解性，而且能够更好的控制mofs的尺寸。油酸二乙醇酰胺不仅是一种良好的油溶性表面活性剂，在基础油中可以分散均匀；且具有较为广泛的ph稳定性，在改性mofs材料过程中保持良好的活性；还具有一定的润滑和抗静电效果。

8、本发明提供了一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，包括mofs纳米颗粒、凝胶因子和基础油。mofs纳米颗粒的加入在mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂中可充当“微球轴承”，很大程度地提高了凝胶润滑材料的摩擦学性能，而且有效地提高凝胶的力学性能；凝胶因子引入形成三维网络结构来充当“支撑骨架”，来阻止mofs纳米颗粒的团聚及沉降，而且解决基础油的爬移问题，减少其对环境的污染和资源的浪费。本发明提供的mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂为mofs纳米颗粒在润滑剂中的应用提供了一种新的途径，为开发低摩擦、高承载能力、高耐久性的润滑材料提供了重要思路。

9、作为优选的技术方案：

10、如上所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，所述改性mofs纳米颗粒、凝胶因子及基础油在mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂中的质量分数分别为0.1～0.3％、1.0～3.0％及96.7～98.9％。

11、如上所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，所述凝胶因子在mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂中的质量分数为2.0％。

12、如上所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，所述uio-66-nh2-o纳米颗粒的粒径为100～200nm；

13、所述zif-8-o纳米颗粒的粒径为300～450nm；

14、所述hkust-1-o纳米颗粒的粒径为500～600nm。

15、如上所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，所述uio-66-nh2-o纳米颗粒的粒径为100nm；

16、所述zif-8-o纳米颗粒的粒径为300nm；

17、所述hkust-1-o纳米颗粒的粒径为500nm。

18、如上所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，所述基础油为pao-6。

19、此外，本发明还提供一种制备如上所述的mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂的方法，包括以下步骤：

20、(1)利用油酸二乙醇酰胺对mofs纳米颗粒进行改性，制得改性mofs纳米颗粒；

21、(2)将改性mofs纳米颗粒均匀分散于基础油，得到分散体系a；

22、(3)将凝胶因子与分散体系a混合，搅拌加热使凝胶因子溶解并分散均匀，得到分散体系b；

23、(4)将分散体系b冷却，即得mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂。上述制备方法步骤简单，容易操作，合成过程绿色安全，应用前景好。

24、作为优选的技术方案：

25、如上所述的方法，所述改性是利用溶剂热法进行的。

26、如上所述的方法，步骤(2)中的均匀分散是指超声5～10min。

27、如上所述的方法，步骤(3)中的加热的温度为70～80℃，时长为1～2h；

28、步骤(4)中的冷却是指将分散体系b倒入模具中冷却30～60min。

29、以上技术方案仅为本发明的一种可行的技术方案而已，本发明的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。

30、上述发明具有如下优点或者有益效果：

31、(1)本发明的mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，通过引入凝胶因子形成超分子油凝胶，与mofs材料形成纳米颗粒复合凝胶润滑体系，解决mofs纳米材料的稳定分散和爬移的问题；

32、(2)本发明的mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，mofs纳米颗粒的加入，可充当“微球轴承”，很大程度地提高了凝胶润滑材料的摩擦学性能，而且有效地提高凝胶的力学性能；

33、(3)本发明的mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，凝胶因子引入形成三维网络结构来充当“支撑骨架”，来阻止mofs纳米颗粒的团聚及沉降，而且解决基础油的爬移问题，减少其对环境的污染和资源的浪费；

34、(4)本发明的mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，为mofs纳米颗粒在润滑剂中的应用提供了一种新的途径，为开发低摩擦、高承载能力、高耐久性的润滑材料提供了重要思路；

35、(5)本发明的制备方法，步骤简单，容易操作，合成过程绿色安全，应用前景好。

技术特征：

1.一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，其特征在于：包括改性mofs纳米颗粒、凝胶因子和基础油；

2.根据权利要求1所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，其特征在于，所述改性mofs纳米颗粒、凝胶因子及基础油在mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂中的质量分数分别为0.1～0.3％、1.0～3.0％及96.7～98.9％。

3.根据权利要求2所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，其特征在于，所述凝胶因子在mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂中的质量分数为2.0％。

4.根据权利要求1所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，其特征在于，所述uio-66-nh2-o纳米颗粒的粒径为100～200nm；

5.根据权利要求4所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，其特征在于，所述uio-66-nh2-o纳米颗粒的粒径为100nm；

6.根据权利要求1所述的一种mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂，其特征在于，所述基础油为pao-6。

7.一种制备如权利要求1～6任一项所述的mofs纳米颗粒复合凝胶润滑剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改性是利用溶剂热法进行的。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的均匀分散是指超声5～10min。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的加热的温度为70～80℃，时长为1～2h；

技术总结本发明公开了一种MOFs纳米颗粒复合凝胶润滑剂及其制备方法，MOFs纳米颗粒复合凝胶润滑剂包括改性MOFs纳米颗粒、凝胶因子和基础油；改性MOFs纳米颗粒选自油酸二乙醇酰胺改性的UiO‑66‑NH<subgt;2</subgt;‑O纳米颗粒、油酸二乙醇酰胺改性的ZIF‑8‑O纳米颗粒和油酸二乙醇酰胺改性的HKUST‑1‑O纳米颗粒中的一种以上；凝胶因子为十二羟基硬脂酸；基础油为聚α‑烯烃类。本发明通过引入凝胶因子形成超分子油凝胶，与MOFs材料形成纳米颗粒复合凝胶润滑体系，解决MOFs纳米材料的稳定分散和爬移的问题，为MOFs纳米颗粒在润滑剂中的应用提供了一种新的途径，应用前景好。技术研发人员：周明安,王为,陈凤飞受保护的技术使用者：上海应用技术大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29