Page 120 - 《精细化工》2020年第9期
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·1834·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            作用，在润滑油领域中的应用发展迅速                  [10] 。纳米 TiO 2  武汉华翔科洁生物技术有限公司；商品级纳米 TiO 2 ，
            具有比润滑油基础油更高的热导率，有助于设备在                             AR，上海超微纳米科技有限公司；去离子水、偏苯
            运转的过程中释放摩擦产生的热量，保持摩擦表面                             三甲酸酯，自制       [23] 。
            的稳定性，并且具有环境友好、极压性能强等特点，                                Perkin  Elmer  Spectrum-GX 傅里叶变换红外光
            特别是球形颗粒可以在金属摩擦副表面形成纳米金                             谱仪，美国赛默飞世尔公司；JE-OL2010 型热重分
            属膜，能够有效地降低机械设备的摩擦磨损                     [11-12] 。   析仪，日本岛津公司；JSM-6360LV 高低真空扫描电
                 纳米材料表面能很高，被引入基础油后往往会                          子显微镜，日本捷欧路公司；Zetasizer Nano ZS 90
            发生团聚现象，特别是在压力或温度发生变化的条件                            型（马尔文）激光粒度仪，中国台北德芮克国际股
            下，导致纳米 TiO 2 在基础油中无法均匀分散               [13-14] 。因  份有限公司；Bruker X-flash 5010 型能谱分析仪，德
            此，纳米 TiO 2 表面通常需要用有机层或官能团修饰，                       国布鲁克公司；MS-10J 型四球摩擦试验机，厦门天
            通过在其表面引入较长的油溶性支链来提高纳米                              机自动化有限公司。
            材料与有机相的相容性，以期改善其分散稳定性                     [15-16] 。  1.2    方法
            目前，化学改性方式主要包括有机酸包覆、聚合物                                 首先，将 6.8 g （0.01 mol）TBT 和 16 g （0.16 mol）
            接枝、硅烷偶联剂法。吕玉珍等               [17] 利用油酸对纳米          DVL 加入到 250 mL 三口瓶中，玻璃塞封口，在 60 ℃
            TiO 2 进行表面修饰，考察了修饰 TiO 2 在变压器油中                    下反应 6 h，以 TBT 为引发剂，引发 DVL 开环聚合
            的分散稳定性，修饰后的纳米 TiO 2 可在基础油中保                        形成油状物 4-PVL；然后，将 40 mL  含体积分数 10%
            持 30  d 澄清透亮。熊祖江等            [18] 采用硅烷偶联剂          的盐酸水溶液加入到三口瓶中，逐渐升温至 130 ℃，
            KH550，通过原子转移自由基聚合法在纳米 TiO 2 表                      待 TiO 2 不再析出时停止加热（约 6 h），得到混合乳
            面引入了含氟丙烯酸酯聚合物，提高了纳米 TiO 2 的                        液；待反应体系温度降至室温后，加入 20 mL 二氯
            分散性和疏水性。RADOMAN 等             [19] 以 3,4-二羟基苯      甲烷，然后将混合乳液加入到分液漏斗中静置分层，
            甲醛和油酸胺为原料，原位合成亚胺修饰 TiO 2 纳米                        下层为 溶解 于二氯 甲烷 中的线 型聚 戊内酯 （ L-
            粒子，修饰后的纳米 TiO 2 展现出了良好的分散稳定                        PVL），上层为包含纳米 TiO 2 的盐酸水溶液；将上
            性，增强了纳米粒子与金属的附着力。KOPEC 等                    [20]   层纳米 TiO 2 盐酸溶液依次用去离子水、乙醇、二氯
            通过原子转移自由基聚合（ATRP）法改性 TiO 2 纳                       甲烷清洗数次，洗去少量 L-PVL 和盐酸，最后用去
            米粒子，将聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸丁酯接枝                             离子水冲洗至中性，并在 60  ℃下真空干燥 24  h，
            到了纳米 TiO 2 表面，修饰纳米 TiO 2 在酯类基础油中                   得到白色粉末状纳米级 TiO 2 ，用于 SEM、FTIR，
            保持较好的分散稳定性，并显著降低了基础油摩擦                             XRD 测试。
            系数。ZHANG 等       [21] 将 1-甲基-2,4-双（正十八烷基               以偏苯三甲酸酯为基础油，将产物纳米 TiO 2 与
            脲）苯接枝到纳米 TiO 2 表面，提高了纳米 TiO 2 在聚                   基础油按照一定质量比混合，得到改性润滑油基础
            α-烯烃（PAO）中的分散稳定性，润滑性能进一步                           油，并对其进行润滑性能测试。油溶性纳米 TiO 2 的
            提高。然而，由于有机酸相对分子质量较小，不能                             合成路线如下所示。
            完全抵抗重力沉降作用；聚合物接枝虽然能够有效
            提高纳米 TiO 2 在基础油中的分散稳定性，但操作流
            程繁杂，对改性条件要求精确，不适宜大规模生产                     [22] 。
                 本文拟以 TBT 为引发剂，在 60  ℃下首先引发
            δ-戊内酯（DVL）开环共聚形成四臂星型聚戊内酯

            （4-PVL），再通过水解反应得到油溶性纳米 TiO 2 。
                                                               1.3    表征及性能测试
            对所制备 TiO 2 进行微观结构、表面特征及分散稳定
                                                                   采用红外光谱仪测定本文合成纳米 TiO 2 及商品
            性测试分析，并考察了纳米 TiO 2 添加在基础油中的
                                                               级纳米 TiO 2 的化 学结 构， 波数 范围为 500~
            摩擦学性能，以期解决纳米 TiO 2 在基础油中分散稳                               –1
            定性差的问题。                                            4000 cm ，扫描次数为 24 次。本文合成纳米 TiO 2
                                                               和商品级纳米 TiO 2 的 TG 测试条件：检测载气为空
            1    实验部分                                          气，流速 50 mL/min，升温速率 10  ℃/min，温度范
                                                               围为 40~800  ℃。用扫描电子显微镜观察纳米 TiO 2
            1.1    原料与仪器                                       的形貌特征，测试加速电压为 15 kV；用动态光散
                 钛酸四丁酯（TBT）、无水乙醇、二氯甲烷，均                        射仪（DLS）对纳米 TiO 2 的粒径及其分布进行测试。
            为 AR，天津市致远化学试剂有限公司；盐酸，AR，                          通过能谱分析仪对摩擦表面元素进行分析。通过四
            天津市风船化学试剂科技有限公司；DVL，工业品，                           球摩擦试验机测试纳米润滑油的摩擦性能，测试条
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