[发明专利]一种改性氧化石墨烯在拉丝液中的应用和拉丝液及其制备方法

说明书

本发明涉及金属加工技术领域，具体公开一种改性氧化石墨烯在拉丝液中的应用和拉丝液及其制备方法。所述改性氧化石墨烯由质量比为8‑12:1的氨基硅氧烷与氧化石墨烯制得，所述拉丝液包括所述的改性氧化石墨烯。本发明提供的拉丝液对环境友好，具有良好的润滑性能，极压耐磨性好，抗腐蚀性好，贮存稳定性好，能满足金属工件在高速拉拔时对拉丝液的需求。

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种改性氧化石墨烯在拉丝液中的应用和拉丝液及其制备方法。

背景技术

金属线材拉拔时的润滑剂，通常分为两种：干式拉丝润滑剂(俗称拉丝粉、拔丝粉)和湿式拉丝润滑剂(水相拉丝润滑剂)，其中，拉丝液作为湿式拉丝润滑剂，由于其以水溶液形式存在，具有较好的水冷效果，可形成较薄的润滑膜，使金属丝表面光洁度好，成为现阶段研究的主要方向。

目前，拉丝液中多含有硫、磷、氯等元素，对环境污染性较大。为满足当今社会对节能、环保日益苛刻的要求，对拉丝液提出了以下几点要求：热氧化安定性好、挥发性低、粘度指数高、低硫或无硫、黏度低、对环境友好。因此，继续研究并开发新型或改进型拉丝液意义重大。

发明内容

针对现有拉丝液中多含有硫、磷、氯等元素，污染环境以及拉丝液热氧化稳定性差等问题，本发明提供一种改性氧化石墨烯在拉丝液中的应用和拉丝液及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种改性氧化石墨烯在拉丝液中的应用，所述改性氧化石墨烯由质量比为8-12:1的氨基硅氧烷与氧化石墨烯制得，用于拉丝液的极压耐磨剂中。

进一步地，所述氧化石墨烯为纯度>95％，厚度为0.335-1.0nm，碳含量40-45％，氧含量45-60％，硫含量<1.5％，片层直径0.2-10μm，层数为1-5层的纳米氧化石墨烯，控制硫含量，有助于减小环境污染，控制氧化石墨烯中的氧含量，保证有充足的含氧官能团与氨基硅氧烷进行反应，引入极压元素(极压剂中的活性元素N)，得到改性氧化石墨烯石墨烯，此外，石墨烯具备自润滑性能，且具有优异的机械强度和拓扑结构，在金属表面形成氧化石墨烯膜，起到自润滑减磨、抗磨作用，与极压元素共同作用改善拉丝液的润滑性和耐磨性。

进一步地，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：所述氨基硅氧烷水解后与所述氧化石墨烯发生脱水缩合反应得到改性氧化石墨烯。

进一步地，所述脱水缩合反应的温度为65℃-80℃，时间为6h-12h。

进一步地，所述氨基硅氧烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或仲氨基硅烷中的至少一种。

进一步地，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：在水和醇比例为1-2:1的混合体系中，加入质量比为8-12:1的氨基硅氧烷与氧化石墨烯，加热至65℃-80℃，反应6h-12h，在该反应体系中，氨基硅氧烷遇水先发生水解反应，然后与氧化石墨烯发生脱水缩合反应，反应结束后用蒸馏水洗涤、烘干，得到改性氧化石墨烯。反应流程如下(以γ―氨丙基三乙氧基硅烷为例)：

本发明还提供了一种拉丝液，包括上述的改性氧化石墨烯。

进一步地，所述的拉丝液，包括质量分数如下的原料组分：油性剂10％-20％；极压耐磨剂5％-15％；抗氧剂0.5％-3％；乳化剂13％-20％；消泡剂0.05％-0.5％；防锈剂5％-8％；蒸馏水余量，所述极压耐磨剂为质量比为0.6-1.6:1的所述改性氧化石墨烯与过碱性磺酸盐的混合物。