[发明专利]一种低成本高性能水基润滑剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本高性能水基润滑剂及其制备方法。该水基润滑剂主要由水和添加剂构成，所述的添加剂包括两种表面活性剂，一种为易溶于水的表面活性剂，另一种为难溶于水的表面活性剂。本发明解决了水基润滑剂摩擦系数高、磨损率大、承载力弱的问题。摩擦学测试表明：所制备的水基润滑剂在钢‑钢摩擦副条件下，将磨损率降低了约90.6％；在钢‑铜摩擦副条件下，将磨损率降低了约83.6％；在钢‑铝摩擦副条件下，将磨损率降低了约55.6％。

技术领域

本发明属于化工材料工程技术领域，具体而言，涉及一种用于金属材料的润滑剂，尤其涉及一种低成本且具有优异减摩抗磨性能的水基润滑剂及其制备方法。

背景技术

机械运动部件都会面临摩擦磨损问题，润滑技术是降低摩擦、减小磨损、提高工作效率、延长设备寿命的最有效手段。中国工程院咨询报告《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》指出：我国工业领域应用摩擦学知识可节约的潜力估计为国内生产总值(GDP)的1.55％。在使金属发生转变或变形的各种操作，例如轧制、拉拔或切削中必须使用润滑剂，以降低操作期间因摩擦系数迅速增加而导致的工具表面的磨损。

润滑剂主要分为油基润滑剂和水基润滑剂。润滑油等油基润滑剂以其优异的减摩抗磨性能而广泛应用于机械动力系统，然而，润滑油固有的易燃、低闪点、低导热系数等性质限制了其在采矿、金属加工等领域的应用。因此，开发高性能水基润滑剂是当前润滑剂研究领域的主要发展方向之一。水基润滑剂有以下优点：①在极限条件下因为水有较强的热传导能力而能够迅速冷却金属表面，解决了油基润滑剂所遇到的关于散热的不利之处；②难燃、安全，适合在易燃易爆的环境使用；③成本低，水不仅是地球上最丰富的资源，更是一种无污染的环境友好型能源，水基润滑剂价格约为矿物油的十分之一，磷酸酯合成液的七十分之一。由于具有以上诸多优点，使得水基润滑剂广泛应用于冶金、矿山、塑料等工业领域，以及作为切削、研磨、压延、冲压、拉拔等金属加工中的润滑冷却剂。水的不燃性、高导热系数以及良好的冷却能力和清洁能力是其作为润滑剂的基础。然而，水的高摩擦系数、高磨损率、易腐蚀性、低承载力限制了其在实际工业中的广泛应用。解决水基润滑剂润滑性差的难题方法之一就是要添加润滑添加剂。

中国专利(CN106635360A)公开了一种高温环保型水基离子液体润滑剂的制备方法，润滑剂组成原料及质量百分比为1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐0.5％～1％；1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐0.1％～0.5％；防腐蚀剂1～2％；杀菌剂0.01～2％；再加入质量分数为90～95％的水制成水基溶液。中国专利(CN105296133A)公开了一种耐磨水基润滑剂，包含如下重量份数的各组分：水19～33份、聚乙二醇12～18份、1,2-丙二醇7～14份、淀粉2～5份、改性碳粉5～10份、十八烷基二甲基甜菜碱3～8份、抗菌剂1～5份、硼酸4～12份、二烷基二硫代磷酸锌2～8份、对羟基苯甲酸乙酯4～11份和添加剂3～9份。然而，上述专利技术所使用添加剂种类较多，存在成本高、能耗大、工艺复杂等问题，不利于工业化使用。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的是解决水基润滑剂成本高、减摩抗磨性能差的问题，提供一种成本低廉、减摩抗磨性能优异的水基润滑剂及其制备方法。

为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究并不懈努力，最终获得了如下技术方案：一种低成本高性能水基润滑剂，由水和添加剂组成，所述的添加剂包括两种表面活性剂，一种为易溶于水的表面活性剂，另一种为难溶于水的表面活性剂。

进一步优选地，如上所述低成本高性能水基润滑剂，其中易溶于水的表面活性剂为磺酸盐型阴离子表面活性剂。

再进一步优选地，如上所述低成本高性能水基润滑剂，其中易溶于水的表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠。

再进一步优选地，如上所述低成本高性能水基润滑剂，其中易溶于水的表面活性剂在所述水基润滑剂中的浓度范围为0.1mg/mL至其最大溶解度；优选为0.5～5mg/mL。