[发明专利]一种原位制备二硫化钼纳米片水基润滑剂的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种原位制备二硫化钼纳米片水基润滑剂的方法，具体是一种在表面改性剂水溶液中制备二硫化钼纳米片并用作润滑剂的技术。属于二维纳米材料作为水基润滑添加剂的新应用技术领域。

背景技术：

在金属材料加工工业领域，为提高效率及加工精度、改善产品质量、减少磨损、降低摩擦，要选用适当的润滑剂，具体分为油基型与水基型两种。两者相比，水基润滑剂因其冷却性好、适合高速加工条件、加工表面光洁度好、环境兼容性好等优点而被广泛应用。但同时由于其自身润滑性及抗磨性较差，所以只能适用于轻加工负荷的场合。目前，水基润滑剂润滑及抗磨性能的提高主要依赖于增加其中乳化油的含量，形成乳化液，从而提高润滑薄膜的强度，而这必然会导致水基润滑剂各项优势性能的降低。因此，有必要开发出新型的水基润滑添加剂，使能够在保证水基润滑剂独特性能的同时，提高其润滑及抗磨性能，拓宽其应用范围。

近些年，随着石墨烯研究热潮的掀起，其他类石墨烯结构的二维纳米材料也引起了科技工作者的广泛关注。二硫化钼作为其中的一员，是典型无机层状化合物代表材料之一。它是由天然钼精矿粉经化学提纯后改变分子结构而制成的固体粉剂。二硫化钼因其优异的润滑性能而负盛名，将其作为固体润滑添加剂添加进各种油脂中，可以形成绝不粘结的胶体状态，能有效增加油脂的润滑性和极压性，尤其适用于高温高压的特殊场合。但二硫化钼不溶于水的特点，使其在水中不能稳定地分散，从而限制了其在水基润滑剂中的使用。目前，一种简易高效制备二维纳米材料的方法——液相直接剥离法的研究成果为拓展与开发二硫化钼在水基润滑剂方面的应用提供了新的思路与技术支持。方法的机理如下：首先在液相中将层状材料颗粒破碎剥离成类石墨烯结构的二维纳米片层，之后溶液中的表面改性剂再对其形成包覆，从而有效防止其团聚和沉降，提高了其在溶液中的分散稳定性。剥离后产生的二硫化钼纳米片在厚度取向上可以达到原子级别，使其容易在摩擦过程中进入摩擦副间，而独特的层状结构又使其易于沉积在摩擦副表面，因此阻止摩擦件表面的直接接触，使摩擦转而发生在沉积于表面的二硫化钼纳米片之间，因而达到降低摩擦、减小磨损的效果。

发明内容：

1、目的：本发明的目的在于提供一种原位制备二硫化钼纳米片水基润滑剂的方法，所述润滑剂以原位制备的二硫化钼纳米片作为润滑添加剂，分散稳定性好，具有很好的抗磨减摩性能，而且制备方法简单，操作方便。

2、技术方案：上述发明目的是通过如下的技术方案予以实现的：

一种原位制备二硫化钼纳米片水基润滑剂的方法，所述润滑剂由二硫化钼纳米片、表面改性剂和纯水组成，其中，二硫化钼纳米片占润滑剂总质量的0.001％～1％。

本发明一种原位制备二硫化钼纳米片水基润滑剂的方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：将表面改性剂以预定比例添加至去离子水中，并强力搅拌2-24小时，使表面改性剂充分溶于水中，得到用于制备水基润滑剂的溶液；

步骤二：将二硫化钼粉末以预定比例添加至步骤一制备的溶液中，搅拌至其分散均匀，得到二硫化钼分散液；

步骤三：将步骤二中得到的二硫化钼分散液在超声空化发生装置中处理2-48小时；

步骤四：将步骤三中超声空化处理后的溶液静置12-48小时，之后取上层溶液；

步骤五：将步骤四中取得的上层溶液分装入离心管中，进行离心分离处理；离心转速为500转/分至5000转/分(离心加速度35g至3555g)；离心处理时间为30分钟至180分钟；

步骤六：对步骤五中离心处理后的溶液，取其上层清液，即得到含原位制备二硫化钼纳米片的水基润滑剂。

其中，步骤一中所述的表面改性剂是指以下所列改性剂中的一种：Triton X-100(聚氧乙烯辛基苯基醚)、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸锂、胆酸钠、牛磺脱氧胆酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚氧代乙烯(40)壬基苯基醚、Tween 80(失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚)等，溶液中表面改性剂的最佳质量比例为0.01％-1％。

其中，步骤一中所用去离子水也可以是普通纯净水、蒸馏水等。

其中，步骤二中所述的二硫化钼粉末的粒度小于325目。

其中，步骤二中所述添加二硫化钼粉末与溶液的质量比为0.1％-10％。

其中，步骤三中所述的超声空化处理是把二硫化钼分散液装入锥形瓶(但不限于锥形瓶)，然后将其浸浴在超声空化发生装置的容器(容器中预先盛有水)中进行超声空化处理，期间通过循环冷却的方式保持容器中的水温低于40℃。

3、有益效果