[发明专利]一种基于纳米极压添加剂制作陶瓷水基润滑液的方法

说明书

本发明公开了一种基于纳米极压添加剂制作陶瓷水基润滑液的方法：采用法合成二氧化硅纳米颗粒，采用透析法进行提纯；采用氨基功能基团对二氧化硅纳米颗粒进行改性，采用透析法再次对二氧化硅纳米颗粒进行提纯；采用共沸蒸馏的方法将二氧化硅纳米颗粒从乙醇体系中转移到所需的水体系中；加入适量0.5wt％的去离子水，将所得二氧化硅纳米颗粒水溶液进行稀释，配得所需浓度的水基润滑液。本发明可以有效地改善摩擦工况，降低磨损，并且可以使摩擦副在一定时间后进入低摩擦系数低磨损的稳定摩擦期，可以显著提升高载荷下水基润滑剂的减摩抗磨性能。

技术领域

本发明涉及水润滑纳米颗粒润滑添加剂领域，更具体的说，是涉及一种基于纳米极压添加剂制作陶瓷水基润滑液的方法。

背景技术

陶瓷作为一种高硬度、高强度、抗腐蚀、耐氧化且耐磨性好的材料，被广泛地应用于工程领域，陶瓷轴承也因其独有的优良性能受到了越来越多的关注。区别于传统轴承的油润滑，陶瓷轴承可以采用水作为润滑介质达到减摩抗磨的作用，从而很好地解决了油润滑污染大、发热严重、阻燃性差的问题，很大地提高了轴承的性能。然而单一依靠水介质进行润滑无法满足陶瓷轴承的使用性能要求，如水润滑下陶瓷配副的耐磨性能、承载性能、极压性能以及整体寿命等。

二氧化硅纳米颗粒作为一种经济性好且环保的纳米材料，具有表面活性强、比面积大、性质稳定的特点。二氧化硅纳米颗粒优异的环保性和稳定性都与水润滑陶瓷的特点为非常契合，并且二氧化硅纳米颗粒良好的承载性能和在水溶液中优良的分散性能为其发挥良好的减摩抗磨作用提供了保障。而且纳米颗粒的改性技术也日趋成熟，通过硅烷偶联剂的作用，在纳米颗粒表面链接功能基团，可进一步提升纳米颗粒的润滑性能。研究表明，在二氧化硅纳米颗粒表面链接氨基功能基团时，其减摩抗磨性能大幅提升。

极压添加剂是指在高温高压的边界润滑条件下能与金属表面形成高溶点化学反应膜的添加剂，由于其生成的化学反应膜强度大，因此可在高温高压条件下起到良好的润滑作用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对水润滑的自配副氮化硅陶瓷摩擦副高载荷(1500MPa)下工况差且难以磨合的情况，提供一种基于纳米极压添加剂制作陶瓷水基润滑液的方法，可以有效地改善摩擦工况，降低磨损，并且可以使摩擦副在一定时间后进入低摩擦系数低磨损的稳定摩擦期，可以显著提升高载荷下水基润滑剂的减摩抗磨性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明基于纳米极压添加剂制作陶瓷水基润滑液的方法，包括以下步骤：

第一步：合成及提纯

采用法合成粒径为100nm的二氧化硅纳米颗粒，采用透析法对二氧化硅纳米颗粒混合溶液中的杂质进行提纯；其中，合成二氧化硅纳米颗粒所需原料及比例为氨水：去离子水：正硅酸乙酯：乙醇＝5:2:8:100；

第二步：改性及提纯

采用氨基功能基团对二氧化硅纳米颗粒进行改性，采用透析法再次对二氧化硅纳米颗粒进行提纯；

第三步：体系转移

采用共沸蒸馏的方法将二氧化硅纳米颗粒从乙醇体系中转移到所需的水体系中；

第四步：分散

加入适量0.5wt％的去离子水，将所得二氧化硅纳米颗粒水溶液进行稀释，配得所需浓度的水基润滑液。

第一步中所述法合成二氧化硅纳米颗粒的具体过程为：先将乙醇和去离子水按照比例加入试剂瓶中混合均匀，再加入氨水；向试剂瓶中加入搅拌子后，将试剂瓶放在磁力搅拌器上，以500rpm转速搅拌均匀并加热至40℃；待搅拌均匀后加入正硅酸乙酯，用磁力搅拌的方式以300rmp搅拌均匀，并保持40℃恒温；反应6小时后，硅球基本生长完成，得到淡蓝色均一透明溶液。