油溶性银纳米颗粒的制备及摩擦学行为

　　纳米粒子是处于宏观的体相材料与原子分子等微观粒子之间的过渡区域,它具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等[1],在声、光、电磁、热、催化及摩擦等方面显示出全新的物理化学性能[2]。

　　近年来,对纳米颗粒润滑油添加剂摩擦学特性的研究一直是一个热门的课题。业已发现,多种纳米颗粒作为添加剂均能有效地改善油品的减摩、抗磨和极压性能。金属银质软、延展性好,是一种传统的固体润滑材料[3],然而其纳米颗粒在润滑基础油中的分散稳定性不好,易发生团聚现象,从而限制了其作为润滑油添加剂的应用。为了解决这些问题,可在基础油中添加分散剂或在制备过程中采用表面修饰技术对纳米颗粒表面进行改性,从而降低纳米颗粒的表面能使其稳定不团聚,而且也改善了与基础油的相溶性[4-7]。已经有报道用脂肪酸[8]、季铵盐[9],双十八烷氧基二硫代磷酸吡啶盐[10]等作为表面修饰剂来修饰银纳米颗粒。然而以上表面修饰剂都只含有单修饰官能团。而2, 52二(52硫酮21, 2, 42二噻唑232甲酰胺基)2对苯二甲酸(BtdyTA)的分子中含有多个官能团可以对银进行表面修饰,制得纳米银所占比例更大、分散均匀、不团聚的表面修饰银纳米颗粒,而且修饰剂分子中还含有S、N等元素,本身具有较好的摩擦学性能,可提高纳米颗粒的摩擦学性能[11-12]。

　　本文作者以BtdyTA为表面修饰剂,采用液相化学还原法在溶液中合成了表面修饰的银纳米颗粒,合成的银纳米颗粒粒度分布均匀,在石蜡油中有较好单分散性,且稳定不团聚。采用多种分析手段对合成的银纳米颗粒的形貌和结构进行了表征,并在四球摩擦磨损试验机上考察了其作为液体石蜡添加剂的摩擦学性能。

　　1　实验部分

　　1.1　试剂与仪器

　　均苯四甲酸酐(分析纯); 32氨基21, 2, 42二噻唑25硫酮(ADTT,根据文献[13]自制,经过重结晶提纯),其结构式见图1; NaBH4(分析纯); Ag2NO3(分析纯); DMF (分析纯,经无水硫酸钠干燥); THF (分析纯);液体石蜡(分析纯);丙酮(分析纯);无水乙醇(分析纯);蒸馏水。

　　JEM100CX22型透射电子显微镜(TEM,日本JEOL公司生产,加速电压100 kV);傅立叶红外转换光谱仪(FT2IR);热分析仪(TG); MRS21J型四球摩擦试验机(济南试验机厂生产)。

　　1.2　BtdyTA的制备与表征

　　称取4.507 5 gADTT (0.03mol)于250mL的三口瓶中,加入50mLDMF,电磁搅拌充分溶解得橘黄色透明溶液,升温至70℃,然后将3.269 8 g均苯四甲酸酐(0.015mol)溶于100mLDMF中,用恒压滴液漏斗逐滴滴加至ADTT溶液,控温70℃搅拌反应4h,溶液颜色变成浅黄色。将反应液滴至500mL蒸馏水中,有浅黄色沉淀生成。抽虑,用沸水洗涤5次洗去未反应的均苯四甲酸酐,然后用THF溶解过滤除去未反应的ADTT,得到目标产物。真空干燥,称量为5.755 1 g,收率为74%。其结构式如图2所示。