摘要：用油酸作为改性剂，运用正交试验设计方法对层状硅酸钠进行改性，确定了最佳改
性条件。改性层状硅酸钠作为润滑添加剂加入

150SN 基础油中，利用摩擦磨损试验机考察

其摩擦学性能。试验结果表明：改性层状硅酸钠作为润滑添加剂可以显著提高

150SN 基础

油的摩擦学性能。

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　　关键词：层状硅酸钠；改性；正交试验设计；摩擦学性能

 

　　

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　　中图分类号：

TE624.82，TE624.83 文献标识码：A

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0 前言

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　　无机层状材料是一类重要的功能材料，在能源、化工等许多重要工业领域有广泛的应用。
例如，层状

LiCO2 和 LiMnO2 是重要的锂离子正极材料[1]；层状氧化铜是优良的高温超导

材料

[2]。同样，层状无机材料由于其特殊的层状结构在用作润滑油脂添加剂时也表现出了

很好的效果，比如层状结构的石墨

[3]、二硫化钼（WoS2）、二硫化钨（WS2）[4]具有比较

好的极压抗磨和摩擦改进效果

[5]。它们之所以具有良好的摩擦学性能，主要是由于其独特

的层状结构，而层状硅酸盐也具有类似的结构。因此论文初步考察层状硅酸钠（以下简称层
硅）用作润滑油添加剂的摩擦学性能，希望能发现新型的润滑添加剂。层硅，是一类具有插
层化合物特点的无机晶体，其网格由单层的硅、氧四面体组成，钠是处于层间的柱撑物

,称

之为单层硅酸钠，如图

1 所示。层硅，成本低廉、功能全面、使用无污染[6]，是值得深入研

究的、并具有巨大开发潜力的固体润滑材料。

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　　图

1 层状硅酸钠晶体结构示意

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　　四面体中心是

Si，四面体顶点（小圆球）是 O，与 O 连接的大圆球是 Na 或 H。

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1 试验

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1.1 原料及仪器

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150SN 基础油，市售；油酸，化学纯，苏州工业园区正兴化工厂；石油醚（沸程

90~120 

℃），分析纯，天津市大茂化学试剂厂；层状硅酸钠，太原理工大学精细化工研究

所提供；

KQ-100DB 型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；CS101－A 型电热鼓

风干燥箱，重庆试验设备厂；

DZKW－4 型电子恒温水浴锅，上海科析试验仪器厂；Motic 

B5 professional series 型光学显微镜，北京麦克奥迪公司。

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1.2 层状硅酸钠的表面改性

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　　试验所用的改性剂为油酸，层硅为白色粉末，见图

2。

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　　图

2 层状硅酸钠的 SEM 照片

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　　改性试验采用正交试验设计方法，影响试验的指标考虑三个因素：层硅与油酸质量比
层硅处理方式，超声分散时间，每个因素考虑三个水平，见表

1。根据确定的影响试验指标

因素以及因素水平，选择

L

�9(3�4)正交设计表。其试验方案如表 1 所列[8]。 

　　

 

　　

 (注：作者简介：单长兵（1980-），男，重庆后勤工程学院军事油料应用与管理工程

系在读硕士，主要从事润滑和摩擦研究。）

 

　　

 

　　把层硅与油酸混合加入到石油醚中，在

60 

℃恒温水浴中加热搅拌 30 min，然后加入