【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及黑磷纳米片，具体涉及一种黑磷纳米片的水基润滑液及制备方法。
技术介绍
1、目前通常采用的润滑方法包括：固体、液体和固—液耦合润滑的方法。通常固体润滑剂的摩擦系数较大，摩擦副间热传导困难；液体润滑剂相较于固体润滑剂，具有更加优异的冷却性、低污染性等其它优点，然而，由于其较差的润滑性能、较低的粘度和耐腐蚀性限制了它的使用。相较于前两者，在润滑液中添加纳米材料制作固—液耦合润滑剂将大大提升润滑性能。单纯使用黑磷纳米片水基润滑剂可以获得较低的摩擦系数，将其作为固液耦合体系中的固相在摩擦学领域具有巨大的应用潜力；同时聚乙二醇基润滑液具有高的化学稳定性、优异的亲水性和润滑性，由于黑磷纳米片在聚乙二醇中的良好的分散性，增强了润滑液的减摩和抗磨能力，将聚乙二醇作为固液耦合体系中的液相可用于开发高性能的润滑液。
2、在过去的几十年中，纳米材料在摩擦学领域开始使用，如：石墨烯、纳米金属颗粒、二硫化钼、六方氮化硼等，已经在摩擦学领域获得了大量的成功的应用。近年来，黑磷纳米片作为新兴的一种具有较弱的层间剪切力、良好的各向异性的二维材料，引起了科研人员的广泛研究。
3、目前，已经研发出一种黑磷量子点水基润滑添加剂及制备方法(cn116286141a)，但是此技术中三个实施例的摩擦系数测试结果均为达到超滑特性(摩擦系数小于0.01)，超滑特性可为摩擦副提供更为优异的减摩抗磨能力。
4、因此，需要研究新的工艺方法来得到改性的黑磷纳米片。
技术实现思路
1、为了克
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将黑磷纳米片、柠檬酸和无水乙醇按比例充分超声处理使得混合均匀得到混合样品；
5、s2、将所述混合样品在一定温度下反应，待无水乙醇完全蒸发后得到柠檬酸改性的黑磷纳米片，将柠檬酸改性的黑磷纳米片作为水基润滑添加剂；
6、s3、将柠檬酸改性的黑磷纳米片溶解于聚乙二醇的水溶液中，通过超声处理得到黑磷纳米片的水基润滑液。
7、所述s1中，黑磷纳米片粒径为10-100nm。黑磷纳米片的粒径对摩擦性能起到了至关重要的作用，随着其粒径的减小，其表面积会随之增大，因为会提供更为均匀的摩擦表面，从而降低摩擦系数；但是粒径越小，其制备成本越大，因此选择合适的粒径区间有利于平衡工艺的经济性与润滑效果。
8、所述s1中，黑磷纳米片、柠檬酸与无水乙醇的质量比为1:(10-15):(20-30)。
9、柠檬酸自身存在着丰富的羟基，羟基官能团吸附到黑磷纳米片表面可为其提供优异的润滑性能，本申请采用了更为便捷的水热法，简化了制备工艺并降低了成本，得到的羟基化的黑磷纳米片的水基润滑液相比较于原始的黑磷纳米片的水基润滑液，润滑性能提升了132倍左右。
10、所述s2中，样品的制备温度为70-100℃，反应时间为0.5-2h。通过水热法将黑磷纳米片产生一定程度的氧化生成pxoy，较低或较高的温度会导致黑磷纳米片的氧化不足或者太充分，两种情况均会导致最后的润滑性能不佳。部分氧化的黑磷纳米片会形成p＝o和p-oh键可以吸附和保留水分子；同时柠檬酸的羟基会与黑磷纳米片的表面产生相互作用，吸附在黑磷纳米片的表面，增强黑磷纳米片的润滑性能。
11、所述s3中，改性的黑磷纳米片与聚乙二醇的水溶液的质量比为1:(10-50)。
12、聚乙二醇作为一种优秀的固液有机相变材料，具有高的化学稳定性、优异的亲水性和润滑性，目前已经广泛应用于高性能润滑剂，然而，单独将聚乙二醇作为润滑剂的润滑效果并不是很理想，聚乙二醇基润滑油的润滑性能极度依赖于减摩抗磨添加剂，由于黑磷纳米片在聚乙二醇中的良好的分散性，增强了聚乙二醇基润滑液的减摩和抗磨能力，相比较于单纯的聚乙二醇水溶液，黑磷纳米片的聚乙二醇水溶液的润滑性能提升了200％，可用于开发高性能的润滑液。
13、所述s3中，聚乙二醇的分子量为(200-1000)g/mol，聚乙二醇与水的质量比为1:(0.1-1)。
14、聚乙二醇的分子量以及浓度对润滑液的润滑性能起到了关键的作用，分子量的大小与黏度成正比关系，其黏度过大或者过小都会导致润滑液的性能降低。
15、一种黑磷纳米片水基润滑液，所述的黑磷纳米片水基润滑液的摩擦系数在470秒后就降到了0.01以下，最终摩擦系数稳定在0.004-0.01之间。
16、所述黑磷纳米片水基润滑液中的黑磷纳米片表面经过柠檬酸改性，存在p-oh键、ho-p＝o键、p＝o键；
17、黑磷纳米片的尺寸较为均匀，在10-100nm的范围之间，黑磷纳米片之间层间剪切力以及滑移力较弱，能够提供更低的摩擦系数。
18、所述黑磷纳米片水基润滑添加剂能够在聚乙二醇的水溶液中稳定分散，粒径为10-100nm。
19、本专利技术的有益效果：
20、(1)本专利技术的制备方法通过步骤s3可以将改性的黑磷纳米片均匀地分散在聚乙二醇的水溶液中，良好的分散性会极大地提升润滑效果。
21、(2)本专利技术的制备方法得到的改性黑磷纳米片，经过修饰，其表面得到了p-oh键、ho-p＝o键、p＝o键。
22、(2)本专利技术的黑磷纳米片水基润滑液在较低的载荷条件下，拥有优异的润滑性能，相比较于黑磷纳米片、柠檬酸和聚乙二醇的水溶液或者黑磷纳米片、柠檬酸的水溶液，其摩擦系数更低。柠檬酸作为一种常见的酸性物质，本领域的技术人员常常会忽略了其存在，该物质具有丰富的羟基，羟基可以提供优异的润滑性能。与现有的技术相比，步骤s2通过简单的水热法制备改性的黑磷纳米片，具有良好的经济性。
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1.一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述S1中，黑磷纳米片粒径为10-100nm。
3.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述S1中，黑磷纳米片、柠檬酸与无水乙醇的质量比为1:(10-15):(20-30)。
4.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述S2中，样品的制备温度为70-100℃，反应时间为0.5-2h。
5.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述S3中，改性的黑磷纳米片与聚乙二醇的水溶液的质量比为1:(10-50)。
6.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述S3中，聚乙二醇的分子量为(200-1000)g/mol，聚乙二醇与水的质量比为1:(0.1-1)。
7.根据权利要求1-6任一项所述方法制备的一种黑磷纳米片水基润滑液，其特征在于，所述的黑磷纳
8.根据权利要求7所述的一种黑磷纳米片水基润滑液，其特征在于，所述黑磷纳米片水基润滑液中的黑磷纳米片表面经过柠檬酸改性，存在P-OH键、HO-P＝O键、P＝O键；
...【技术特征摘要】
1.一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述s1中，黑磷纳米片粒径为10-100nm。
3.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述s1中，黑磷纳米片、柠檬酸与无水乙醇的质量比为1:(10-15):(20-30)。
4.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述s2中，样品的制备温度为70-100℃，反应时间为0.5-2h。
5.根据权利要求1所述的一种黑磷纳米片的水基润滑液的制备方法，其特征在于，所述s3中，改性...
【专利技术属性】
技术研发人员：高原，王文刚，王伟，王快社，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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