[发明专利]一种超低摩擦系数水基切削润滑液

说明书

本发明涉及一种超低摩擦系数水基切削润滑液，该切削润滑液按重量份数计，由下述组分混合均匀制成：多元醇40~60份，去离子水40~60份，质子型离子液体0.5~3份，纳米二维材料0.001~0.01份。本发明无毒环保，具有优异的润滑性能，表现为超低的摩擦系数，且制备方法简单。

技术领域

本发明涉及金属切削加工和润滑领域，尤其涉及一种超低摩擦系数水基切削润滑液。

背景技术

切削液（cutting fluid, coolant）是一种普遍应用在金属及其合金在切、削、磨等加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，主要起润滑、防锈、清洗、冷却的作用，从而减少刀具磨损，保证工件加工精度，节约能源和材料，提高生产效率。

切削液按介质种类可分为油基切削液和水基切削润滑液。油基切削液主要由矿物油、油性剂和添加剂组成，因其具有优良的润滑性能和防锈性能被广泛应用在工业领域，但在某些有火灾、爆炸危险和需要快速散热的特殊领域，油基切削液因其低闪点、易燃、导热系数小等缺点限制了其应用。此外，随着石油资源日益短缺，环境污染问题突出，导致油基切削液的成本提高。而常见的水基切削润滑液由醇胺或醇酯和去离子水混合，并加入各种添加剂，如消泡剂、防锈剂、分散剂、稳定剂、耐极压剂、抛光剂等，且存在摩擦系数高、润滑性能差、制备过程复杂、组分多、生产成本高、对环境污染严重等诸多缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无毒环保、润滑性能好的超低摩擦系数水基切削润滑液。

为解决上述问题，本发明所述的一种超低摩擦系数水基切削润滑液，其特征在于：该切削润滑液按重量份数计，由下述组分混合均匀制成：多元醇40~60份，去离子水40~60份，质子型离子液体0.5~3份，纳米二维材料0.001~0.01份。

该切削润滑液按重量份数计，由下述组分混合均匀制成：多元醇45~55份，去离子水45~55份，质子型离子液体1~2.5份，纳米二维材料0.005~0.0065份。

所述多元醇是指乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、丙三醇中的至少一种。优选乙二醇、1,3-丙二醇。

所述质子型离子液体由下述方法制得：将20 g磷酸酯加入到100 mL乙腈溶剂中，再加入与所述磷酸酯等物质量的烷基胺，于60℃搅拌6~12小时，经减压蒸馏除去溶剂，最后用无水乙醚洗涤，减压蒸馏除去乙醚，即得无色或淡黄色油状液体。

所述磷酸酯是指磷酸二丁酯、磷酸单丁酯、磷酸二乙酯中的至少一种。优选磷酸二丁酯。

所述烷基胺是指碳链为4~18的单甲胺、二甲胺、单乙胺、二乙胺中的至少一种。优选十二烷基二甲胺。

所述纳米二维材料是指羟基化氮化硼纳米片（HO-BNNs）、二维MXene纳米片、亲水性纳米二氧化硅（SiO₂）、纳米金刚石中的至少一种。优选羟基化氮化硼纳米片。

所述羟基化氮化硼纳米片（HO-BNNs）由下述方法制得：将10 mg氮化硼（BN）粉末加入到50 mL去离子水中，于室温下持续超声48小时，然后将得到的白色液体在2000 r/min下离心15 min，取上层液，即得乳白色的羟基化氮化硼分散液。

所述氮化硼（BN）粉末的粒径为1μm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用质子型离子液体的水合作用和二维纳米材料的抛光作用实现超低摩擦，经摩擦学性能评价具有优异的润滑性能，表现为超低的摩擦系数（COF 0.01）。

2、本发明中离子液体作为水合离子降低切削润滑液的剪切力，从而实现超低的摩擦系数。