[发明专利]一种水基润滑液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水基润滑液，特别是涉及一种含纳米金刚石的水基润滑液，以及该水基润滑液的制备方法，属于润滑材料领域。

背景技术

产品近年来，由于能源和环境问题日益突出，水基润滑已取代油基润滑，成为润滑应用领域的重要发展方向。水的比热大，散热效果比油好得多，可以减少高温下的严重磨损；由于不含油，可以避免环境污染；以水代油，可以节约能源、降低成本，实现可持续发展。当前，水基润滑液主要用于精密抛光、切削、冷轧等领域。据估计，2006年全球水基润滑的市场规模在53亿美元左右。水基润滑液的精髓是极压润滑添加剂，它能有效地改善边界润滑和混合润滑的润滑特性。相对于油基润滑而言，由于水基润滑发展较晚，尤其是对极压润滑添加剂的化学结构和性能有很高要求。目前，国内精密抛光、冷轧、切削等方面所需的大量水基润滑剂主要依赖进口，如美国的IRMCO牌。

纳米金刚石兼具纳米材料的量子尺寸效应、表面效应以及金刚石本身的高硬度、耐磨性，在润滑和超精抛光等领域极具应用价值（邹芹,王明智,王艳辉,金刚石与磨料磨具工程，2，54，2003；陈鹏万，恽寿榕，黄风雷，等，超硬材料与工程，3，1-5，1997；徐康，薛群基，化学进展，9（2），201-208，1997）。但是由于纳米金刚石比表面大，比表面能高，处于热力学不稳定状态，容易团聚形成块状聚集体而在水基润滑介质中沉淀下来，从而丧失其作为纳米粒子所具有的独特功能，严重影响了纳米金刚石在润滑材料领域的应用。本发明采用经化学修饰、表面带有活泼氨基、能在水基润滑介质中稳定分散的改性纳米金刚石，制备得到一种新型水基润滑液产品。该水基润滑液由5-8%的改性纳米金刚石极压润滑剂，以及92-95%溶解有复合功能添加剂的水溶液组成，其极压润滑性能达到PD≥800kg和PB≥120kg，能满足水基润滑、抛光、切削等方面的应用要求。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种含纳米金刚石的水基润滑液产品。

本发明的第二个目的是提供上述水基润滑液的制备方法。

本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现：

一种含纳米金刚石的水基润滑液，其特征在于：它是由改性纳米金刚石，以及溶解有复合功能添加剂的水溶液，按质量比为5-8：95-92混合组成。

所述复合功能添加剂包括P103、三乙醇胺、氯化锌、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠。

所述P103、三乙醇胺、氯化锌、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠的质量分别为水基润滑液总质量的1.8%、2.2%、1.5%、5%、5%。

所述P103为BASF公司销售的产品型号。

所述三乙醇胺、氯化锌、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠均为市售产品。

所述P103、三乙醇胺、氯化锌、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠的质量分别为水基润滑液总质量的1.8%、2.2%、1.5%、5%、5%。

本发明的第二个目的通过以下具体步骤予以实现：

一种含纳米金刚石的水基润滑液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将氯化锌、十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠在65℃的水中以200转/分钟的速度搅拌1h，形成均一水溶液，其中氯化锌的质量为水基润滑液总质量的1.5%，十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠的质量为5%，水的质量为76.5-79.5%；

2）将聚醚改性聚二甲基硅氧烷加入到步骤1）制备的水溶液中，50℃以200转/分钟的速度搅拌2.5h，形成均一溶液，其中聚醚改性聚二甲基硅氧烷的质量为水基润滑液总质量的5%；

3）将三乙醇胺加入到步骤2）制备的水溶液中，45℃以200转/分钟的速度搅拌3h，形成均一溶液，其中三乙醇胺的质量为水基润滑液总质量的2.2%；

4）将P103加入到步骤3）制备的水溶液中，55℃以200转/分钟的速度搅拌3.5h，形成均一溶液，其中P103的质量为水基润滑液总质量的1.8%；

5）将改性纳米金刚石加入到步骤4）制备的水溶液中，在40kHz、2000W的超声仪中超声2h后，在30℃下以200转/分钟的速度搅拌6h，即得到稳定的新型水基润滑液，其中改性纳米金刚石的质量为水基润滑液总质量的5-8%。

上述步骤5中的改性纳米金刚石通过以下步骤制得：

（1）对纳米金刚石进行混酸氧化处理：取纳米金刚石2150g，在体积比为1：1的浓硫酸和浓硝酸中超声24h后，回流72h，离心，用流水洗净后，干燥；