[发明专利]一种含纳米金刚石的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及其制备方法，特别是涉及一种含纳米金刚石的水基润滑液及其制备方法，属于润滑领域。

背景技术

产品在能源问题日益严峻的今天，全世界每年因各种形式的摩擦而被消耗的能源约占其总量的1/3；同时，大约80%的机械零件因润滑不当而过度磨损，甚至导致整套设备报废（华丽.纳米金刚石的开发与应用概述[J].金刚石与磨料磨具工程，2006，3:78.）。美、英、日、德等工业发达国家的调查说明，摩擦磨损所造成的经济损失约占其国民生产总值（GDP）的1%（王光祖，张运生,郭留希，等.纳米金刚石的应用[J].金刚石与磨料磨具工程，2003，4:42.）。按2006年我国国民总收入估算，如果充分发挥摩擦学的作用，全国工矿企业每年的节约潜能为近3000亿元（根据中国机械工程学会摩擦学分会1986年公布的《全国摩擦学工业应用调查报告》，按国民总收入的1.4%估算）。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，是摩擦化学节能润滑技术的核心。目前在欧洲、美国和日本，含氯和硫等物质的润滑添加剂已被禁止，取而代之的是更加环保的极压添加剂。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的应用。本发明利用经表面化学修饰，能在水基润滑介质中的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3~6%的改性纳米金刚石极压润滑剂，以及97~94%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、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。

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3~6：94~97混合组成。

所述复合功能添加剂包括L61、氯化锌、三乙醇胺、十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。

其中L61为BASF公司销售的产品型号；

其中三乙醇胺、十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮均为市售产品。

所述L61、氯化锌、三乙醇胺、十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的质量分别占水基润滑液总质量的1.5%、2%、2.5%、4.5%、5%、0.06%、0.02%。

本发明的第二个目的一种含纳米金刚石的水基润滑液的制备方法包括以下步骤：

（1）将氯化锌、十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠在60℃的水中以100转/分钟的速度搅拌2h，形成均一水溶液，其中氯化锌的质量占水基润滑液总质量的2%，十八烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠占水基润滑液总质量的4.5%，水占水基润滑液总质量的78.42~81.42%；

（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，45℃的温度条件以200转/分钟的速度搅拌3h，形成均一溶液，其中聚醚改性聚二甲基硅氧烷的质量占水基润滑液总质量的5%；