本發(fā)明涉及納米碳化硅復(fù)合材料的制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種極性大分子包覆納米碳化硅的復(fù)合材料的制備方法，及由此方法獲得的復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

納米添加劑在潤(rùn)滑及減磨領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，納米銅(Zhou J,Wu Z,Zhang Z,et al.Tribological behavior and lubricating mechanism of Cu nanoparticles in oil[J].Tribology Letters,2000,8(4):213-218.)以及納米鎳(Nan F,Xu Y,Xu B,et al.Tribological Performance of Attapulgite Nano-fiber/Spherical Nano-Ni as Lubricant Additive[J].Tribology Letters,2014,56(3):531-541.)等金屬型潤(rùn)滑油添加劑的研究已取得相當(dāng)進(jìn)展。這些納米金屬的制備成本相對(duì)較高，密度約為潤(rùn)滑油的十倍。在實(shí)際應(yīng)用中，如何防止高密度納米金屬在潤(rùn)滑油中聚沉和長(zhǎng)大，是亟待解決的問(wèn)題；納米銅和納米鎳是有機(jī)反應(yīng)的催化劑，容易導(dǎo)致潤(rùn)滑油組分和性質(zhì)發(fā)生變化。另一方面，納米金剛石(密度3.5g/cm³)等非金屬型潤(rùn)滑油添加劑也受到關(guān)注。然而，納米金剛石的制備成本也較高。碳化硅(SiC)的硬度略低于金剛石，其制備成本明顯低于金剛石，且具有抗氧化、耐腐蝕、導(dǎo)熱性好及熱膨脹系數(shù)低等特性。因此，納米SiC被認(rèn)為是優(yōu)良的潤(rùn)滑油添加材料。SiC的密度為3.2g/cm³，約為潤(rùn)滑油密度的4倍；雖然其密度明顯小于Cu、Ni等金屬，但也需解決其在潤(rùn)滑油中穩(wěn)定分散的問(wèn)題。

目前，已報(bào)道的納米SiC制備方法主要包括激光燒蝕法(Shi W,Zheng Y,Peng H,et al.Laser ablation synthesis and optical characterization of silicon carbide nanowires[J].Journal of the American Ceramic Society,2000,83(12)：3228-3230.)、氣相化學(xué)沉積法(Choi H J,Seong H K,Lee J C,et al.Growth and modulation of silicon carbide nanowires[J].Journal of crystal growth,2004,269(2)：472-478.)、電弧放電法(Seeger T,Kohler-Redlich P,Ruehle M.Synthesis of Nanometer-Sized SiC Whiskers in the Arc-Discharge[J].Advanced Materials,2000,12(4)：279-282.)、溶劑熱法(Lu Q,Hu J,Tang K,et al.Growth of SiCnanorods at low temperature[J].Applied physics letters,1999,75(4)：507-509.)等。這些方法通常涉及苛刻的反應(yīng)條件和復(fù)雜的操作過(guò)程，而且生產(chǎn)過(guò)程還可能產(chǎn)生對(duì)環(huán)境和人體有害的氣體和粉塵，制備工藝設(shè)備投資較大。

低成本制備SiC的工業(yè)方法是將石英砂與石油焦在電阻爐中加熱，使之發(fā)生碳熱還原反應(yīng)，生成塊體SiC；然后，通過(guò)研磨工藝可使塊體SiC破碎成為SiC粉體。但是，研磨法制備的SiC粉體存在粒度分布過(guò)寬的問(wèn)題，其中有較大量的微米SiC與納米SiC共存，大大限制后者的使用，阻礙了納米SiC的規(guī)模化制備以及應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種極性大分子包覆納米SiC復(fù)合材料的制備方法。針對(duì)現(xiàn)有納米添加劑制備成本高、在潤(rùn)滑油中的分散穩(wěn)定性差等問(wèn)題，提供一種可在潤(rùn)滑油中較穩(wěn)定分散的納米SiC復(fù)合材料的制備工藝方法。首先從納米SiC和微米SiC共存的粉體中，選擇性提取制備出納米SiC；然后，通過(guò)在納米SiC表面包覆低密度的水溶性纖維素、水溶性木質(zhì)素等極性大分子，使得納米SiC復(fù)合材料的表觀密度降低，達(dá)到增強(qiáng)其在潤(rùn)滑油體系中穩(wěn)定分散性的目的。這種工藝具有易操作、低成本、可大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，整個(gè)流程如圖1所示。

具體的，本發(fā)明所述的極性大分子包覆納米SiC復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)選取納米SiC和微米SiC的混合粉體作為原料，將其與分選溶液按照1g：2～10mL的比例充分混合，靜置6～24h；其中，優(yōu)選的混合比例為1g：5mL。

所使用的分選溶液是由含有長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)表面活性劑的二甲基亞砜的飽和溶液、二甲基亞砜以及水按1：0～2：0～3的體積比，配制而成的混合溶液；

所使用的表面活性劑具有線性長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)，其中碳鏈的碳原子數(shù)為12～32。例如，十二烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、棕櫚酸、油酸的鈉鹽或鉀鹽等陰離子型表面活性劑中的一種或幾種的混合物；或者為十二烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、三十二烷基甲基氯化銨、硬脂基二甲基芐基氯化銨等陽(yáng)離子型表面活性劑中的一種或幾種的混合物。其中，優(yōu)選的表面活性劑為油酸鈉。

具體的，步驟(1)所述的充分混合的方法為超聲和/或振蕩。優(yōu)選的情況下，所述超聲頻率和時(shí)間為5～6kHz，8～12min；振蕩頻率和時(shí)間為200～400r/min，150～200min。

(2)將步驟(1)靜置后的上層懸濁液與下層固相進(jìn)行分離，下層固相為微米碳化硅。上層懸濁液經(jīng)離心或過(guò)濾后，得到的固相為納米SiC；液相為分選溶劑，可重復(fù)用于納米碳化硅的分選。具體的，所進(jìn)行的離心分離轉(zhuǎn)速為2000～5000r/min，離心時(shí)間為20～40min。

(3)將步驟(2)中獲得的納米SiC與極性大分子和弱極性溶劑混合，進(jìn)行濕法球磨處理。

具體的，極性大分子為水溶性纖維素、水溶性木質(zhì)素中的一種或幾種；其中，優(yōu)選的水溶性纖維素為羧甲基纖維素、羧甲基纖維素的鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽；優(yōu)選的水溶性木質(zhì)素為木質(zhì)素磺酸鹽，例如：木質(zhì)素磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽，以及所述的木質(zhì)素磺酸鹽與環(huán)氧乙烷、丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸、馬來(lái)酸酐等單體的接枝共聚物。

具體的，弱極性溶劑為乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇等碳鏈長(zhǎng)度為1～6的醇，或者丙酮、丁酮、二乙基酮等碳鏈長(zhǎng)度為3～6的酮，或者乙酸乙酯、丁酸乙酯中的一種或幾種。

具體的，納米SiC、極性大分子聚合物、弱極性溶劑的質(zhì)量比為1：0.5～3：1～4；

具體的，球磨轉(zhuǎn)速為50～600r/min，球磨時(shí)間為4～48h，納米SiC和極性大分子的總質(zhì)量與研磨球的質(zhì)量比為1：5～20。

(4)將球磨后的產(chǎn)物干燥處理，得到極性大分子包覆SiC的納米復(fù)合材料。

本發(fā)明對(duì)納米SiC與微米SiC進(jìn)行分選的原理：

SiC表面在自然環(huán)境中會(huì)發(fā)生部分氧化并呈現(xiàn)極性。當(dāng)其處于長(zhǎng)鏈表面活性劑的溶液中時(shí)，表面活性劑的極性基團(tuán)會(huì)吸附于SiC粒子的極性表面，并將非極性的長(zhǎng)碳鏈朝向溶液。溶劑分子的布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)表面活性劑的長(zhǎng)碳鏈進(jìn)行碰撞，可使得吸附于納米SiC表面的表面活性劑分子連同其所吸附的納米SiC一并進(jìn)入溶液呈懸浮狀態(tài)。與之相比，表面活性劑在比表面較低的微米SiC表面的吸附作用，不足以將其懸浮。因此，微米SiC在溶液底部形成沉淀。分離上層懸濁液和下層沉淀，可實(shí)現(xiàn)納米SiC與微米SiC的分離。

以半徑為r，密度為ρ的球形SiC為例，對(duì)這種懸浮作用的差異進(jìn)行說(shuō)明：

圖2給出了表面活性劑在不同粒徑SiC表面的吸附示意圖。設(shè)表面活性劑在SiC表面的單位面積上的吸附密度為a，則表面活性劑在SiC表面的吸附量總量為：Ａ＝4aπr²。如上所述，在SiC表面吸附的表面活性劑分子越多，其所受到的懸浮作用越強(qiáng)。定義m為吸附的表面活性劑對(duì)單位質(zhì)量SiC所施加的浮力系數(shù)：

$m=\frac{A}{\mathrm{\ρ}V}=\frac{4{\mathrm{a\πr}}^2}{\mathrm{\ρ}\frac{4{\mathrm{\πr}}^3}{3}}=\frac{3a}{\mathrm{\ρ}}\·\frac{1}{r}$

由上式可知，單位質(zhì)量的SiC所受到的浮力系數(shù)m與SiC的粒徑r呈反比。當(dāng)SiC的粒徑D1與D2相差n倍時(shí)，單位質(zhì)量的大粒徑SiC所受的浮力系數(shù)m為小粒徑SiC的n分之一。隨著粒徑增大，表面活性劑給予單位質(zhì)量的SiC的浮力效應(yīng)將減小。因此，可從納米SiC與微米SiC的混合粉體中分選出納米SiC。

通常，具有長(zhǎng)碳鏈的表面活性劑的非極性基團(tuán)在水溶液中不能充分伸展，且溶解度很低，導(dǎo)致溶劑分子布朗運(yùn)動(dòng)的碰撞作用對(duì)納米SiC的“托舉”效果非常有限。如果選用丙酮、乙醚等非極性有機(jī)溶劑代替水作為溶劑，雖有助于長(zhǎng)碳鏈表面活性劑在溶液中的伸展，但這些有機(jī)溶劑的易揮發(fā)性及易燃性會(huì)導(dǎo)致人體健康安全、火災(zāi)隱患等諸多問(wèn)題。本發(fā)明采用無(wú)毒且高沸點(diǎn)的二甲基亞砜與水配成的混合溶劑，可顯著提高表面活性劑的溶解度，使得其長(zhǎng)鏈在溶液中充分伸展，不僅避免了有機(jī)溶劑的易揮發(fā)性和易燃性，而且可在制備工藝中回收循環(huán)利用，減少?gòu)U液排放，降低工藝成本。

本發(fā)明制備極性大分子包覆納米SiC納米復(fù)合材料的原理：

纖維素和木質(zhì)素是自然界中最豐富的兩種天然大分子。纖維素通過(guò)化學(xué)改性后，可生成水溶性的極性大分子；比如，羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鹽等。圖3是羧甲基纖維素鹽失去金屬離子后的結(jié)構(gòu)式。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，其基本單體結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括(a)松柏醇、(b)芥子醇、(c)對(duì)羥肉桂醇。天然木質(zhì)素經(jīng)化學(xué)改性可得到水溶性木質(zhì)素。比如，木質(zhì)素磺酸鹽等。

納米SiC表面在自然環(huán)境中會(huì)發(fā)生部分氧化生成極性的SiO₂。當(dāng)極性大分子與納米SiC在弱極性溶劑中共同球磨時(shí)，微溶于液相介質(zhì)的極性大分子可均勻且牢固吸附于納米SiC的表面并對(duì)其反復(fù)纏繞。

極性大分子在潤(rùn)滑油中不溶，其與納米SiC組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可在潤(rùn)滑油體系中良好保持。水溶性纖維素的密度約為1.6g/cm³，水溶性木質(zhì)素的密度約為1.3～1.5g/cm³。因此，極性大分子包覆納米SiC復(fù)合結(jié)構(gòu)的表觀密度低于SiC，可在潤(rùn)滑油體系中表現(xiàn)出更高的分散穩(wěn)定性。另一方面，在納米SiC表面牢固吸附并反復(fù)纏繞的極性大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)具有良好的柔韌性，可與納米SiC形成“軟殼硬核”的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，避免極壓條件下高硬度納米SiC與摩擦副表面的直接接觸，有利于提高“納米滾珠”性能，對(duì)于提高潤(rùn)滑減少磨損具有重要意義。

有益效果

一、本發(fā)明所使用的原料是采用研磨法等低成本工藝制備的納米SiC與微米SiC混合粉體，具有成本低，流程簡(jiǎn)單、易于大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)。纖維素和木質(zhì)素在自然界中含量豐富。所使用的包覆材料羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鹽、以及水溶性木質(zhì)素，屬于環(huán)境友好材料，成本較低。

二、本發(fā)明使用無(wú)毒且高沸點(diǎn)的二甲基亞砜與水配制成的混合溶劑，可使表面活性劑的溶解度提高幾十倍，不僅對(duì)SiC粒子的吸附更充分，而且提高了分選效率，同時(shí)溶劑不易揮發(fā)，操作安全，適用溫度較寬。

三、極性大分子包覆納米SiC復(fù)合結(jié)構(gòu)的表觀密度低于SiC，在潤(rùn)滑油中不易聚沉。這些高分子在納米SiC外層形成了牢固的纏繞結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的柔韌性，防止極壓條件下納米SiC與摩擦表面的直接接觸，減少可能導(dǎo)致的磨損。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明所述方法的操作流程圖。

圖2：長(zhǎng)碳鏈表面活性劑在不同粒徑SiC表面的吸附示意圖。

圖3：羧甲基纖維素的結(jié)構(gòu)圖。

圖4：木質(zhì)素的基本單體結(jié)構(gòu)圖。

圖5：納米SiC和微米SiC的混合粉體原料粒度分布圖。

圖6：使用油酸鈉/二甲基亞砜/水溶液分選制備的納米SiC粒度分布圖。

圖7：使用油酸鈉/二甲基亞砜/水溶液分選制備的納米SiC掃描電鏡(SEM)形貌圖。

圖8：羧甲基纖維素鈉的拉曼光譜圖。

圖9：制備的羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC納米復(fù)合材料的拉曼光譜圖。

圖10：使用油酸鈉/二甲基亞砜飽和溶液分選制備的納米SiC粒度分布圖。

圖11：使用油酸鈉/二甲基亞砜飽和溶液分選制備的納米SiC掃描電鏡(SEM)形貌圖。

圖12：制備的羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC納米復(fù)合材料的拉曼光譜圖。

圖13：木質(zhì)素磺酸鈉的拉曼光譜圖。

圖14：制備的木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC納米復(fù)合材料的拉曼光譜圖。

圖15：制備的木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC納米復(fù)合材料的拉曼光譜圖。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

本發(fā)明所述方法的操作流程圖，如圖1。下述所有實(shí)施例中使用的SiC原料為納米SiC和微米SiC的混合體，購(gòu)自青州恒泰微粉有限公司，其粒度分布如圖5所示。二甲基亞砜(分析純)、油酸鈉(化學(xué)純)、無(wú)水乙醇(分析純)、羧甲基纖維素鈉(分析純)購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。木質(zhì)素磺酸鈉(化學(xué)純)購(gòu)自上海展云化工有限公司。潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油(HVI400SN)、汽輪機(jī)油(TSA32)由中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心提供。使用馬爾文粒度分析儀Z90測(cè)試納米SiC的粒度分布。采用QUNATA200FEG掃描電子顯微鏡測(cè)定納米SiC的形貌。采用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(南京大學(xué)儀器廠)進(jìn)行球磨。采用Horiba JYXplorA顯微共焦拉曼光譜儀測(cè)定羧甲基纖維素鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、以及二者包覆納米SiC的復(fù)合結(jié)構(gòu)的拉曼光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為532nm。

實(shí)施例1

(一)納米碳化硅的制備：

一、將油酸鈉的DMSO飽和溶液、純DMSO、去離子水按照1：1：2的體積比進(jìn)行混合，得到分選溶液；

二、取40mL分選溶液，加入8g的SiC原料粉；進(jìn)行10min的超聲(5.5kHz)和180min的搖床振蕩(300r/min)，使SiC粉體在溶液中分散均勻；然后，靜置8h。

三、將靜置后的混合液中70～80％的上層液轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行離心(4000r/min；30min)或過(guò)濾-反沖洗分離，分離出的固相經(jīng)干燥后，得到納米SiC；其粒度分布以及掃描電鏡形貌像分別如圖6、圖7所示。圖示結(jié)果確證所制備的產(chǎn)物為納米SiC。

回收分離出的二甲基亞砜-水溶液，繼續(xù)用于分選。

四、將靜置后的混合液中剩余的下層液及固形物移出，進(jìn)行離心或過(guò)濾-反沖洗分離，干燥后得到微米SiC為主的粉體。

回收分離出的二甲基亞砜-水溶液，繼續(xù)用于分選。

(二)羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的制備：

五、取如上制備的納米SiC 6g與羧甲基纖維素鈉進(jìn)行等質(zhì)量混合，加入12g無(wú)水乙醇，進(jìn)行8h的球磨處理；

六、將球磨后的產(chǎn)物干燥，得到羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料，測(cè)定其拉曼光譜。激發(fā)光源為可同時(shí)激發(fā)熒光和拉曼信號(hào)的532nm激發(fā)光。圖8是未進(jìn)行任何熒光背底扣除的羧甲基纖維素鈉的原始拉曼譜，觀測(cè)到其具有較明顯的熒光信號(hào)。圖9為羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC復(fù)合材料的拉曼光譜。隨著拉曼位移增大，譜線背景強(qiáng)度逐漸增加，表明樣品中有熒光信號(hào)較明顯的組分，這是碳化硅表面的羧甲基纖維素鈉所導(dǎo)致的。圖中780和955cm^-1處的吸收峰分別為納米SiC的橫光學(xué)(TO)和縱光學(xué)(LO)模式特征峰；由于羧甲基纖維素鈉包覆層的透光性較好，因此納米SiC特征信號(hào)可一并被檢測(cè)出。這一結(jié)果表明所檢測(cè)材料為羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

(三)在潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的分散穩(wěn)定性對(duì)比：

將步驟三制備的納米SiC以及步驟六制備的羧甲基纖維素鈉包覆的納米SiC復(fù)合材料，分別以1g：150ml的比例添加至150ml潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油(HVI400SN)中，充分振蕩使其均勻分散后靜置；20天后，添加羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC復(fù)合材料的潤(rùn)滑油體系未出現(xiàn)明顯變化，仍保持均勻分散不透光的懸濁狀態(tài)；添加納米SiC的潤(rùn)滑油體系在其容器的二分之一高度處出現(xiàn)明顯分層，上層較清澈，下層為顏色較深的懸濁態(tài)。這一對(duì)比結(jié)果表明，本發(fā)明所述方法制備的羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料，具有更好的分散穩(wěn)定性。

實(shí)施例2

(一)納米碳化硅的制備：

一、將500mL油酸鈉的二甲基亞砜飽和溶液與100gSiC原料粉混合(二者比例即5mL：1g)，進(jìn)行10min的超聲(5.5kHz)和180min的搖床振蕩(300r/min)，使SiC粉體在溶液中分散均勻；然后，靜置8h。

二、將靜置后的混合液中70～80％的上層液的轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行離心(4000r/min；30min)或過(guò)濾-反沖洗分離，分離出的固相經(jīng)干燥后，得到納米SiC；其粒度分布以及掃描電鏡形貌像分別如圖10、圖11所示。圖示結(jié)果表明所制備的產(chǎn)物為納米SiC。

回收分離出的二甲基亞砜溶液，繼續(xù)用于分選。

三、將靜置后的混合液中剩余的下層液及固形物移出，進(jìn)行離心或過(guò)濾-反沖洗分離，干燥后得到微米SiC為主的粉體。

回收分離出的二甲基亞砜溶液，繼續(xù)用于分選。

(二)羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的制備：

四、取如上制備的納米SiC 6g與羧甲基纖維素鈉5g進(jìn)行混合，加入12g無(wú)水乙醇，進(jìn)行8h的球磨處理；

五、將球磨后的產(chǎn)物干燥，得到羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料。激發(fā)光源為可同時(shí)激發(fā)熒光和拉曼信號(hào)的532nm激發(fā)光。圖12是未進(jìn)行任何熒光背底扣除的羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料原始譜圖。隨著拉曼位移增大，譜線背景強(qiáng)度逐漸增加，表明樣品中有熒光信號(hào)較強(qiáng)的組分，這是碳化硅表面包覆的羧甲基纖維素鈉所導(dǎo)致的。由于羧甲基纖維素鈉包覆層的透光性良好，納米SiC的橫光學(xué)(TO)和縱光學(xué)(LO)模式特征峰也一并被檢測(cè)出。這一結(jié)果表明所檢測(cè)材料為羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

(三)在潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的分散穩(wěn)定性對(duì)比：

將步驟四制備的納米SiC以及步驟六制備的羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料分別以1g：150ml的比例添加至150ml汽輪機(jī)油(TSA32)中，充分振蕩使其均勻分散后靜置；20天后，添加羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC復(fù)合材料的潤(rùn)滑油體系未出現(xiàn)明顯變化，仍保持均勻分散不透光的懸濁狀態(tài)；與之相比，添加納米SiC的潤(rùn)滑油體系在其容器的五分之三高度處出現(xiàn)明顯分層，上層較清澈，下層為顏色較深的懸濁態(tài)。這一對(duì)比結(jié)果表明，本發(fā)明所述方法制備的羧甲基纖維素鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料具有較好的穩(wěn)定的分散性。

實(shí)施例3

(一)納米碳化硅的制備：

一、將油酸鈉的DMSO飽和溶液、純DMSO、去離子水按照1：1：2的體積比進(jìn)行混合，得到分選溶液；

二、取40mL分選溶液，加入8gSiC原料粉；進(jìn)行10min的超聲(5.5kHz)和180min的搖床振蕩(300r/min)，使SiC粉體在溶液中分散均勻；然后，靜置8h。

三、將靜置后的混合液中70～80％的上層液轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行離心(4000r/min；30min)或過(guò)濾-反沖洗分離，分離出的固相經(jīng)干燥后，得到納米SiC；其粒度分布以及掃描電鏡形貌像分別如圖6、圖7所示。圖示結(jié)果確證所制備的產(chǎn)物為納米SiC。

回收分離出的二甲基亞砜-水溶液，繼續(xù)用于分選。

四、將靜置后的混合液中剩余的下層液及固形物移出，進(jìn)行離心或過(guò)濾-反沖洗分離，干燥后得到微米SiC為主的粉體。

回收分離出的二甲基亞砜-水溶液，繼續(xù)用于分選。

(二)木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的制備：

五、取如上制備的納米SiC 6g與木質(zhì)素磺酸鈉4g進(jìn)行混合，加入12g無(wú)水乙醇，進(jìn)行8h的球磨處理；

六、將球磨后的產(chǎn)物干燥，得到木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料。激發(fā)光源為同時(shí)激發(fā)熒光和拉曼信號(hào)的532nm激發(fā)光。圖13為未進(jìn)行任何熒光背底扣除的木質(zhì)素磺酸鈉的原始拉曼譜。隨著拉曼位移增大，譜線背景強(qiáng)度逐漸增加，顯示其熒光信號(hào)非常明顯。圖14為木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料原始拉曼譜；其中，未觀測(cè)到納米SiC的橫光學(xué)(TO)和縱光學(xué)(LO)模式特征峰。這是由于納米SiC已被透光性較差且熒光信號(hào)明顯的木質(zhì)素磺酸鈉充分包覆所致。這一結(jié)果表明所檢測(cè)材料為木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

(三)在潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的分散穩(wěn)定性對(duì)比：

將步驟三制備的納米SiC以及步驟六制備的木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料分別以1g：150ml的比例添加至150ml潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油(HVI400SN)中，充分振蕩使其均勻分散后靜置；20天后，添加木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC復(fù)合材料的潤(rùn)滑油體系未出現(xiàn)明顯變化，仍保持均勻分散不透光的懸濁狀態(tài)；與之相比，添加納米SiC的潤(rùn)滑油體系在其容器約二分之一高度處出現(xiàn)明顯分層，上層較清澈，下層為顏色較深的懸濁態(tài)。這一對(duì)比結(jié)果表明，本發(fā)明所述方法制備的木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料具有更好的分散穩(wěn)定性。

實(shí)施例4

(一)納米碳化硅的制備：

一、將500mL油酸鈉的二甲基亞砜飽和溶液與100gSiC原料粉混合(二者比例即5mL：1g)，進(jìn)行10min的超聲(5.5KHz)和180min的搖床振蕩(300r/min)，使SiC粉體在溶液中分散均勻；然后，靜置8h。

二、將靜置后的混合液中70～80％的上層液的轉(zhuǎn)移出，進(jìn)行離心(4000r/min；30min)或過(guò)濾-反沖洗分離，分離出的固相經(jīng)干燥后，得到納米SiC；其粒度分布以及掃描電鏡形貌像分別如圖8、圖9所示。圖示結(jié)果表明所制備的產(chǎn)物為納米SiC。

回收分離出的二甲基亞砜溶液，繼續(xù)用于分選。

三、將靜置后的混合液中剩余的下層液及固形物移出，進(jìn)行離心或過(guò)濾-反沖洗分離，干燥后得到微米SiC為主的粉體。

回收分離出的二甲基亞砜溶液，繼續(xù)用于分選。

(二)木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的制備：

五、取如上制備的納米SiC 6g與木質(zhì)素磺酸鈉12g進(jìn)行混合，加入18g無(wú)水乙醇，進(jìn)行8h的球磨處理；

六、將球磨后的產(chǎn)物干燥，得到木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料。激發(fā)光源為可同時(shí)激發(fā)熒光和拉曼信號(hào)的532nm激發(fā)光。圖15為木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料原始拉曼譜，其中難以觀測(cè)到納米SiC的特征峰。這是由于納米SiC已被透光性較差且熒光信號(hào)明顯的木質(zhì)素磺酸鈉充分包覆所致。這一結(jié)果表明所檢測(cè)材料為木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

(三)在潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的分散穩(wěn)定性對(duì)比：

將步驟三制備的納米SiC以及步驟六制備的木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料分別以1g：150ml的比例添加至150ml汽輪機(jī)油(TSA32)中，充分振蕩使其均勻分散后靜置；20天后，添加木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC復(fù)合材料的潤(rùn)滑油體系未出現(xiàn)明顯變化，仍保持均勻分散不透光的懸濁狀態(tài)；與之相比，添加納米SiC的潤(rùn)滑油體系在其容器的五分之三高度處出現(xiàn)明顯分層，上層較清澈，下層為顏色較深的懸濁態(tài)。這一結(jié)果表明本發(fā)明所述方法制備的木質(zhì)素磺酸鈉包覆納米SiC的復(fù)合材料具有更好的分散穩(wěn)定性。