纳米金刚石与减摩剂（5）--李云鹏

②纳米粒子的表面修饰问题。

所谓表面修饰，也称作改性，而改性的前提是对纳米金刚石的表面进行表征。

研究表明，纳米金刚石表面含有大量官能团、悬键，这是其化学活性高、吸附性能强、表面能高、容易团聚的原因。顾名思义，官能团，是决定有机化合物的化学性质的原子或原子团。悬挂键是化学键，一般晶体因晶格在表面处突然终止，在表面的最外层的每个原子将有一个未配对的电子，即有一个未饱和的键，这个键称为悬挂键，即悬键。然而，几乎所有的学者，都无法给出所谓官能团的具体类型，大都含糊其辞，如含氧官能团OH(羟基)、C=O(羰基)、COOH(羧基)的金刚石等。纵然如此，我们姑且认为纳米粒子表面还存在着可以进行化学反应的活性中心。

实际上，我们能够接触到的固体纳米材料如金刚石粉末，已经是纳米金钢石的团聚体。解聚这些个团聚体并使之在非极性液体介质（如润滑油基础油）中均匀分散，可以有两个途径：机械方法和化学方法。

如果只采用机械方法对纳米金刚石团聚体进行解聚，悬浮体系的稳定性不好，颗粒很容易重新聚集，仅采用化学方法，则无法解开纳米金刚石硬团聚体。可以采用机械化学方法，利用机械力的作用与表面活性剂和超分散剂的协同作用，在高能有效地粉碎纳米金刚石团聚体的同时，对纳米金刚石表面尤其是粉碎过程中新生成的表面进行修饰，改变其表面的官能团组成，调节其亲水疏水性能，从而实现纳米金刚石在介质中的稳定分散。

这里，提请各位注意两个名词：表面活性剂和超分散剂。大家一定听说过“钛偶联剂”，它是树脂和塑料行业中大量应用的钛酸酯类物质，实际上就是一种表面活性物质，也被称作“分子桥”，将无机物（金刚石）与有机物（润滑油添加剂）连接起来。

当然，除了钛偶联剂，常用的表面改性剂还有：有机酸，有机胺，有机硫磷酸，聚异丁烯双丁二酰亚胺，可以和金刚石表面的官能团或悬键进行连接。

下图，是纳米镍离子的制备和用油酸做改性剂，可以制备改性的纳米镍。

并不是纳米金刚石的含量越高，油品的抗磨性越好。这在下图中可以看到：

只是，以上所述，在纳米粒子的分散稳定性方面，也还是在实验室的规模进行探索，并且，很多想当然的所谓表征、改性、性能测试，都是无疾而终，不见最终结果，可见纳米粒子的均匀稳定分散，依然是其应用于润滑油中的瓶颈，更遑论规模应用。

作者：李云鹏，石油化工科学研究院，教授、高工、研究生导师，1987年南开大学研究生毕业后入职石科院，从事润滑油品及添加剂的研发工作近30年，在国内外学术期刊发表论文70余篇，发明zhuanli15项，所主导研发产品获部级科技一等奖一次，其他奖项若干。