專利名稱：用菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料及方法
技術領域：
本發明涉及一種用菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料及方法。
背景技術：
具備良好潤滑-減摩功能的礦物材料開發一直備受關注。傳統技術通過添加天然蛇紋石等層狀結構礦物微粉來實現金屬摩擦副的潤滑與減摩，但存在礦物粉體粒度難以控制、雜質不易去除等難題。人工合成水滑石具有層狀結構，層板內陽離子和層間陰離子具有可交換性，具有催化和記憶功能，是用作潤滑-減摩材料的優良原料。目前，人工合成水滑石大多以化工產品或天然礦物的煅燒產物為原料，產品成本較高，且產生的CO2廢氣造成溫室效應，不利于環保。例如CN1922108A中公開了將含有鋁離子和鎂離子的酸性溶液與含有堿的堿性溶液混合以合成類水滑石的方法，其提供鎂離子的鎂源原料為水鎂石、氯化鎂、氫氧化鎂、菱鎂礦的煅燒產物中的任意1種或多種。
本發明要解決的技術問題是克服現有技術中合成水滑石工藝成本高且不環保的缺陷。發明內容
本發明的目的在于提供一種用天然菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料， 該材料與油基潤滑介質具有良好相容性，并對鐵基摩擦副具有優良的潤滑-減摩等功能。
本發明的目的之一在于提供一種用天然菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料，該材料與油基潤滑介質具有良好相容性，并對鐵基摩擦副具有優良的潤滑-減摩等功能。
本發明的另一個目的在于提供一種以天然菱鎂礦為主要原料制備Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料的方法。
為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案
一種用天然菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料，該材料是將研磨過篩后的天然菱鎂礦、硝酸鋁、硝酸按如下摩爾比比例混合，經加熱攪拌后制成混合溶液，
菱鎂礦硝酸鋁=(2. 5 3.幻1
菱鎂礦硝酸=1 (1. 5 2. 5)
菱鎂礦硝酸鋁硝酸=O. 5 3. 5) 1 (3. 75 8. 75)
向該混合溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，其中NaOH與菱鎂礦摩爾比為Q 4) 1，再經靜態高溫高壓結晶反應制得的。
本發明所述的天然菱鎂礦為天然產出的菱鎂礦礦石，其MgCO3彡95%，雜質含量 (5%，其中的SiA ( 2%。研磨過篩后的菱鎂礦礦石粉體的粒度為-200目彡95%;+200 目d
一種用天然菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料的方法，包括以下步驟
(1)將天然菱鎂礦礦石破碎、磨細和篩分，使其粒度達到-200目> 95%，+200目(5%。
(2)將研磨過篩后的天然菱鎂礦與硝酸鋁以及硝酸按如下比例混合制成溶液I :
菱鎂礦硝酸鋁=O. 5 3. 5) 1 (摩爾比)
菱鎂礦硝酸=1 (1. 5 2.幻(摩爾比)
菱鎂礦硝酸鋁硝酸=(2. 5 3. 5) 1 (3. 75 8. 75)
(3)將溶液I移至密閉容器中，在60°C 80°C溫度下使用磁力攪拌器持續攪拌 4 6h，控制轉速在15 30r/min，獲得溶液II。
(4)按菱鎂礦NaOH =1 Q 4)的摩爾比比例稱取NaOH，并用蒸餾水配成 2mol/L 的溶液 III。
(5)將溶液III加入到溶液II中，攪拌5 15min，制成溶液IV。
(6)將溶液IV移至耐壓反應釜中，密封后在140 160°C溫度下靜態反應12 18h，獲得產物V。
(7)對產物V進行過濾，并用去離子水對過濾后固體產物進行多次洗滌(至洗滌液 PH值達到8 9為止)，獲得固體產物VI。
(8)對固體產物VI進行干燥溫度100 120°C，時間12 Mh，空氣環境。
本發明的優點在于
本發明充分利用了天然菱鎂礦富鎂和二氧化碳的成分特點，通過合理的工藝設計和優化原料配比以及工藝制度，制備了粒度小于300nm、在油性潤滑介質中具有好懸浮穩定性和優良潤滑-減摩性能的功能材料。本發明將天然的菱鎂礦直接與硝酸混合，在封閉的環境下使菱鎂礦分解為鎂離子和二氧化碳氣體，它們再與其他配料反應生成類水滑石，分解的二氧化碳氣又直接參與了類水滑石的合成，沒有被排放，避免了溫室氣體的排放，成本低且環保。
具體實施方式
以下通過具體的實施例對本發明作進一步說明。
實施例1
本實施例中用天然菱鎂礦制備Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料的具體步驟為
1)準備粉體原料利用粉磨設備磨細，過200目的篩子，得到的粉體粒度為-200 目顆粒的質量占總質量98. 5% ；+200目顆粒的質量占總質量1.5%。
2)將研磨過篩后的天然菱鎂礦與硝酸鋁以及硝酸按如下比例混合制成溶液I :
菱鎂礦硝酸鋁=3.0 1 (摩爾比)
菱鎂礦硝酸=1 2.0(摩爾比)
菱鎂礦硝酸鋁硝酸=3 1 6
(3)將溶液I移至密閉容器中，在75°C溫度下使用磁力攪拌器持續攪拌5.證，控制轉速在25-30r/min，獲得溶液II。
(4)按菱鎂礦NaOH =1 2.5的摩爾比比例稱取NaOH，并用蒸餾水配成2mol/ L的溶液III。
(5)將溶液III加入到溶液II中，攪拌7min，制成溶液IV。
(6)將溶液IV移至耐壓反應釜中，密封后在150°C溫度下靜態反應15h，獲得產物 V。
(7)對產物V進行過濾，并用去離子水對過濾后固體產物進行多次洗滌(至洗滌液 PH值達到8為止)，獲得固體產物VI。
(8)在105°C對固體產物VI干燥IMi (空氣環境)得到Mg-Al水滑石粉體。
制得的Mg-Al水滑石晶體呈片狀，片徑約為180nm。將其分散在潤滑介質中(粉體 /潤滑介質=0. 5/100 (質量比)，其懸浮穩定時間為120h，摩擦系數較未添加者降低35%。
圖1為菱鎂礦和硝酸鋁在摩爾比為3 1時合成的Mg-Al水滑石的XRD圖，X軸表示 2 θ角，Y軸表示衍射峰的相對強度，圖中所出現的衍射峰為典型的Mg-Al水滑石的特征峰， 這些特征峰的強度高，峰形尖銳且對稱性較好；圖2中為菱鎂礦和硝酸鋁在摩爾比為3 1 時合成的Mg-Al水滑石的SEM圖，從圖中可以看出，水滑石呈層狀堆疊，水滑石層板的形狀近似六邊形。
權利要求
1.一種用天然菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料，其特征在于該材料是將研磨過篩后的天然菱鎂礦、硝酸鋁、硝酸按如下摩爾配比混合，經加熱攪拌后制成混合溶液，菱鎂礦硝酸鋁=(2. 5-3. 5) 1菱鎂礦硝酸=1 (1. 5-2. 5)向該混合溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，其中NaOH與菱鎂礦摩爾比為0-4) 1，再經靜態高溫高壓結晶反應制得的。
2.如權利要求1所述的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料，其中所采用的天然菱鎂礦為天然產出的菱鎂礦礦石，MgCO3彡95%，雜質含量彡5%，其中的SW2 ( 2%，研磨過篩后的菱鎂礦礦石粉體的粒度為-200目彡95% ；+200目< 5%。
3.一種用天然菱鎂礦制備Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將天然菱鎂礦礦石破碎、磨細和篩分，使其粒度達到-200目>95%，+200目 ^ 5% ；(2)將研磨過篩后的天然菱鎂礦與硝酸鋁以及硝酸按如下摩爾配比混合制成溶液I:菱鎂礦硝酸鋁=(2. 5-3. 5) 1菱鎂礦硝酸=1 (1. 5-2. 5)(3)將溶液I移至密閉容器中，在60°C-80°C溫度下持續攪拌4-6h，控制攪拌轉速在 15-30r/min，獲得溶液 II ；(4)按菱鎂礦NaOH=1 (2-4)的摩爾配比稱取NaOH，并用蒸餾水配成2mol/L的溶液III ；(5)將溶液III入到溶液II中，攪拌5-15min，制成溶液IV；(6)將溶液IV移至耐壓反應釜中，密封后在140-160°C溫度下靜態反應12-18h，獲得產物V ；(7)對產物V進行過濾，并用去離子水對過濾后固體產物進行多次洗滌，至洗滌液pH值達到8-9為止，獲得固體產物VI ；(8)對固體產物VI進行干燥溫度100-120°C，時間12-Mh，空氣環境。
全文摘要
本發明提供一種用菱鎂礦制備的Mg-Al水滑石制備的Mg-Al水滑石潤滑-減摩材料及方法。該材料是由研磨過篩后的天然菱鎂礦、硝酸鋁、硝酸按菱鎂礦∶硝酸鋁＝(2.5～3.5)∶1(摩爾比)，菱鎂礦∶硝酸＝1∶(1.5～2.5)(摩爾比)比例混合，經加熱攪拌后制成混合溶液，再向該混合溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，其中NaOH與菱鎂礦摩爾配比為(2～4)∶1，經靜態高溫高壓結晶反應制得的。本發明充分利用了天然菱鎂礦富鎂和二氧化碳的成分特點，天然菱鎂礦不需煅燒、不排放溫室氣體、制備方法簡單、易于實現、成本低、配方設計合理，所制得的材料粒度小于300nm，在油性潤滑介質中具有好懸浮穩定性和優良的潤滑-減摩性能。
文檔編號C10N30/06GK102517129SQ20111038533
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者張婧宇, 柴玉樸, 王曉波, 白志民, 郭蔓 申請人:中國地質大學(北京)