隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備不斷向高速、重載、集成化、高精度的方向發(fā)。不過(guò)機(jī)械運(yùn)行條件的苛刻以及內(nèi)部溫度的過(guò)高，往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的摩擦磨損，為了這類(lèi)型的負(fù)面影響，就需要大量使用潤(rùn)滑劑——一方面潤(rùn)滑油脂可以利用流體壓力分隔表面，避免設(shè)備兩端接觸；另一方面可以犧牲性的表面化學(xué)膜保護(hù)表面，避免粘著和磨粒磨損的損傷。

潤(rùn)滑原理

注：

摩擦力的來(lái)源，目前被主要接受的觀點(diǎn)可分為兩方面：一是滑動(dòng)時(shí)接觸點(diǎn)粘著點(diǎn)被剪斷；二是硬金屬表面的微凸體嵌入軟金屬表面，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生推碾和犁溝效應(yīng)。

但為了取得更好的潤(rùn)滑效果，人們現(xiàn)在還會(huì)使用納米顆粒來(lái)改善潤(rùn)滑油脂的技術(shù)指標(biāo)，比如說(shuō)二氧化硅（SiO₂），就是一種相當(dāng)不錯(cuò)的潤(rùn)滑油添加劑。

二氧化硅主要起什么作用？

SiO₂在潤(rùn)滑油脂中所起的作用，與它的表面結(jié)構(gòu)息息相關(guān)——通過(guò)紅外光譜研究可發(fā)現(xiàn)，納米SiO₂表面含有硅氧烷基、自由羥基和形成氫鍵的羥基。其中，Si-O活性與其所處的位置有關(guān)，處于結(jié)構(gòu)中心的Si-O鍵具有極性，結(jié)合能力大；處于微粒表面的Si-O鍵活性大，能與其他分子發(fā)生力的結(jié)合作用。而Si-OH基團(tuán)具有很強(qiáng)的活性，易于與其周?chē)x子發(fā)生鍵合作用。

1、稠化劑

稠化劑是潤(rùn)滑油脂中的重要組分，它能使基礎(chǔ)油被吸附和固定在骨架結(jié)構(gòu)中，形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑劑。納米SiO₂作為一種無(wú)機(jī)稠化劑本身不熔化，所制得的潤(rùn)滑油脂滴點(diǎn)高，具有良好的高溫潤(rùn)滑性能和氧化穩(wěn)定性，是制造高溫潤(rùn)滑脂理想的稠化劑。另外，SiO₂的稠化能力與它的粒徑大小有關(guān)。粒徑越小，比表面積越大，稠化能力越強(qiáng)，用量也越少。

大比表面積、高吸油值的二氧化硅顆粒

2、直接作為潤(rùn)滑添加劑使用

由于納米材料具有比表面積大、高擴(kuò)散性、易燒結(jié)性、熔點(diǎn)降低等特性，將納米材料作為添加劑時(shí)，可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦系數(shù)，還可對(duì)摩擦表面進(jìn)行一定程度的填補(bǔ)和修復(fù)。另外由于納米粒子尺寸較小，可以認(rèn)為近似球形，像鵝卵石一樣自由滾動(dòng)，因此可起到微軸承作用，使承載能力提高。

例：霍玉秋等以正硅酸乙酯和氨水為原料，制備出具有無(wú)定形晶體結(jié)構(gòu)、粒徑約為60nm的單分散球形SiO₂納米微粒。由于單分散納米SiO₂微粒表面含有大量的羥基和不飽和殘鍵，在金屬表面可發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)吸附，形成牢固的吸附膜，從而保護(hù)金屬摩擦表面，顯著提高基礎(chǔ)油的承載能力和減摩抗磨性能。

3、表面改性后作為潤(rùn)滑添加劑使用

就化學(xué)組成而言，納米SiO₂表面的特點(diǎn)是有一層均勻的硅氧烷和單獨(dú)的羥基，羥基的存在會(huì)讓添加了SiO₂的潤(rùn)滑劑抗水性能較差，易硬化，高溫條件下容易失去流動(dòng)性。不過(guò)羥基活性高，易于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，因此納米SiO₂表面很容易被改性，表面改性的原理不是重點(diǎn)，但是改性后就能減少甚至避免這些弱點(diǎn)，最后制得高溫性能和抗摩性能良好的潤(rùn)滑劑。

例：李小紅等以硅酸鈉為前驅(qū)體，在納米微粒生成的過(guò)程中加入有機(jī)修飾劑M-2，合成了型號(hào)為DNS—Am的SiO₂微粒；以正硅酸四乙酯為前驅(qū)體，以含不飽和雙鍵的長(zhǎng)碳鏈化合物M-7為修飾劑，采用原位表面修飾法合成出RNS-D型可反應(yīng)性納米SiO₂。

這兩種微粒的表面鍵合了親油性的有機(jī)碳鏈化合物，在油性介質(zhì)特別是潤(rùn)滑基礎(chǔ)油中有很好的分散性，粒徑都在10~20nm之間。研究人員在汽油機(jī)中分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的DNS-Am型和RNS-D型SiO₂納米微粒后，發(fā)現(xiàn)前者在大往復(fù)試驗(yàn)機(jī)上摩擦因數(shù)減少了40.7%，磨損量降低了69.0%，后者則減少了35.8%和54.0%，均有明顯效果。

結(jié)語(yǔ)

可看出，納米SiO₂顆粒在潤(rùn)滑劑領(lǐng)域確實(shí)具有很不錯(cuò)的應(yīng)用前景。而且由于潤(rùn)滑劑在使用和后處理過(guò)程中難免對(duì)環(huán)境造成一定的污染，因此像SiO₂一樣添加量少且無(wú)污染的材料，對(duì)于降低成本和環(huán)境保護(hù)來(lái)說(shuō)確實(shí)存在重要意義。

資料來(lái)源：

納米二氧化硅在潤(rùn)滑劑中的應(yīng)用，陳文君，文慶珍，謝治民。

納米顆粒添加劑在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用，黃昆。

粉體圈 小榆