MXene基纳米流体水性清洁剂的制备及其除锈和润滑性能

摘要

[目的]针对传统强酸清洁剂污染严重和腐蚀性强的问题，拟开发一种兼具高效除锈、良好润滑与低腐蚀性的环保型水性清洁剂。[方法]以MXene为内核，硅烷偶联剂KH560与聚醚胺M2070为外壳，通过共价接枝合成核壳结构无溶剂纳米流体（MXene NFs），将其分散于由甘油、羟基乙叉二膦酸（HEDP）和柠檬酸复配的水基体系（GHC）中，并添加硫脲作为缓蚀剂，制得MXene NFs/GHC清洁剂。通过傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析仪（TG）和X射线衍射仪（XRD）表征了MXene NFs的结构与组成，通过除锈试验、电化学测试和摩擦磨损试验评价其综合性能。[结果]MXene NFs中有机壳层的质量分数为72.9%，在GHC体系中分散稳定，静置1个月无沉降。在100 g/L HEDP、100 g/L柠檬酸和50 g/L硫脲的较优配比下，MXene NFs/GHC清洁剂对Q235钢的除锈速率达0.066 g/h，缓蚀效率为48.1%。柠檬酸和HEDP通过配位作用溶解锈层，生成可溶性配合物，避免二次残留；硫脲在钢表面物理吸附成膜，有效抑制腐蚀。与纯GHC体系相比，MXene NFs/GHC的摩擦因数由0.162降至0.106，磨损体积由8.76×10^-2 mm³降至7.36×10^-3 mm³，磨损率降至6.81×10^-7 mm³/（N·m），润滑性能显著提升。[结论] MXene NFs/GHC清洁剂具有清洁、润滑与防腐多重功能，具有良好的应用前景。本研究为研发多功能环保型水基清洁剂提供了新思路。

关键词

二维层状材料 / 无溶剂纳米流体 / 水基清洁剂 / 除锈 / 缓蚀 / 润滑 / 环保

基金资助

国网吉林省电力有限公司科技项目（2025-43）