專利名稱：一種納米石墨水基切削液添加劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種添加劑及其制備方法，特別涉及一種納米石墨水基切削液添加劑及其制備方法。背景技術：
納米石墨是一種近年來研究較多的無機非金屬納米材料，它一方面具有普通石墨優良的導電、導熱、自潤滑性和化學穩定性，另一方面還具有納米材料的體積效應、表面界面效應、量子尺寸效應等，因而在潤滑領域得到高度重視，但納米石墨比表面積大，極易在聚合物基體及分散介質中團聚，從而降低了體系的性能，阻礙了它的廣泛應用。目前，水基切削液較油基切削液而言，具有優良的冷卻、清洗和防銹性能，且成本較低，無污染，符合可持續發展的社會要求但潤滑性能差，因而應用范圍受到限制。
發明內容
本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種能在水基介質中穩定分散且潤滑性能高的納米石墨水基切削液添加劑及其制備方法。本發明是通過如下技術方案實現的
一種納米石墨水基切削液添加劑，其特征在于由以下重量百分比的組分制成
納米石墨 0. 01--0. 10%十二烷基苯磺酸鈉0. 15-1.20%碳酸氫鈉0. 10-0.15%過硫酸鉀0. 10-0.15%丙烯酸甲酯15-20%0P-101. 50-2.15%
其余為水。該發明納米石墨水基切削液添加劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟
(a)超聲分散預處理按所述重量百分比取納米石墨、十二烷基苯磺酸鈉、碳酸氫鈉、 0P-10及水在超聲波處理器上進行超聲分散5-15分鐘；
(b)納米石墨水基分散液的制備將步驟(a)所得處理液與丙烯酸甲酯和引發劑過硫酸鉀混合均勻，在65-75°C條件下反應4-6小時；
(c)離心提純將步驟(b)所得納米石墨水基分散液在離心機上以2000-300()r/min條件下離心25-35分鐘，取上清液，即可獲得用作水基切削液添加劑的納米石墨分散液。本發明納米石墨水基切削液添加劑及其制備方法的有益效果是實現了納米石墨在水基介質中的穩定分散；將納米石墨作為水基切削液添加劑，能夠顯著改善機械零部件的摩擦磨損行為，提高水基切削液的潤滑性能，從而改善目前水基切削液冷卻、清洗和防銹效果好但潤滑性能不佳的缺陷。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為70°C，5h樣品放大；35倍的SEM圖； 圖2為70°C，5h樣品放大1000倍的SEM圖； 圖3為70°C，5h樣品放大1800倍的SEM圖； 圖4為70°C，5h樣品放大3000倍的SEM圖。
具體實施方式
實施例1
納米石墨水基切削液添加劑，由以下重量的組分制成
納米石墨0. 05千克、十二烷基苯磺酸鈉0. 7千克、碳酸氫鈉0. 125千克、過硫酸鉀 0. 125千克、丙烯酸甲酯18千克、0P-10 1. 8千克、水79. 2千克。該納米石墨水基切削液添加劑的制備方法，采用如下步驟
(a)超聲分散預處理按上述重量取納米石墨、十二烷基苯磺酸鈉、碳酸氫鈉、0P-10及水在超聲波處理器上進行超聲分散12分鐘；
(b)納米石墨水基分散液的制備將步驟(a)所得處理液與丙烯酸甲酯和引發劑過硫酸鉀混合均勻，在65°C條件下反應6小時；
(c)離心提純將步驟(b)所得納米石墨水基分散液在離心機上以2000r/min條件下離心35分鐘，取上清液，即可獲得用作水基切削液添加劑的納米石墨分散液。實施例2:
該納米石墨水基切削液添加劑，由以下重量的組分制成
納米石墨0. 01千克、十二烷基苯磺酸鈉1. 2千克、碳酸氫鈉0. 1千克、過硫酸鉀0. 1千克、丙烯酸甲酯20千克、0P-10 1.5千克、水77. 09千克。其余與實施例1相同。實施例3:
納米石墨0. 1千克、十二烷基苯磺酸鈉0. 15千克、碳酸氫鈉0. 15千克、過硫酸鉀0. 15 千克、丙烯酸甲酯15千克、0P-10 2. 15千克、水82. 3千克。其余與實施例1相同。實施例4:
該納米石墨水基切削液添加劑的制備方法，采用如下步驟
(a)超聲分散預處理在實驗室條件下，采用超聲分散的方法使納米石墨液均勻分散， 其中所用原料是10目的納米石墨(固定碳含量99. 95%，產地青島華泰潤滑密封公司)，稱取納米石墨粉0. 081千克、十二烷基苯磺酸鈉0. 81千克、碳酸氫鈉0. 138千克、0P-10 1. 62 千克和水80. 988千克混合后在超聲波處理器(FS-250，上海生析超聲儀器有限公司)上超聲分散10分鐘。(b)納米石墨水基分散液的制備取步驟(a)所得處理液，加入經減壓蒸餾精制后的丙烯酸甲酯16. 25千克，機械攪拌乳化30分鐘，再用0. 113千克過硫酸鉀引發，在氮氣保護氣氛中反應，反應時間為5小時，反應溫度為70°C，得到均勻的深藍色復合乳液。(c)離心提純取步驟(b)所得復合乳液在電動離心機(800，江蘇省金壇市醫療儀器廠)上，以3000r/min條件下離心30分鐘，取上清液。(d)分散形貌的微觀結構評價用掃描電子顯微鏡SEM (S-4800,日本日立公司)對步驟(c)所得上清液進行分散形貌的微觀結構表征，見附圖1-4。圖1-4中，從a到d放大倍數依次增大，依次為X35，X 1000, X 1800，X3000倍。
由圖a可以明顯看出納米石墨的分布狀態，黑色的石墨球外均勻的包覆上了乳白色聚丙烯酸甲酯，使石墨顆粒實現了很好的分散。由于其外有表面活性劑，親油端與石墨表面錨合， 親水端暴露在外，實現了石墨在水基中的穩定分散并有效的避免了表面能極強的納米顆粒之間的團聚。圖c為圖d的局部放大圖，從圖c可以清楚的看到，片狀物質為納米石墨薄片， 周圍共聚物均勻的附著在納米石墨薄片的表面，形成了致密的膜狀復合物質。圖d聚焦單個納米石墨片，可以看出材料分散均勻，聚合后納米石墨薄片保持原有的片狀結構，其潤滑性能未遭到破壞，為納米石墨水基切削液制備的嘗試提供了參考和依據。(e)切削液配制在仟代QDW618合成切削液中添加質量分數為1%的納米石墨水基切削液添加劑，機械攪拌，調配成切削液。(f)摩擦學性能評價采用濟南試驗機廠生產的MQ-800型四球摩擦磨損試驗機 (測定最大無卡咬負荷I3b值和磨斑直徑WSD)和MPV-200摩擦磨損試驗機(測定摩擦系數)進行摩擦學試驗，以QDW618合成切削液作為參比液，參照GB/T3142標準測定潤滑劑的摩擦學參數。摩擦學試驗結果如表1所示。表1納米石墨切削液摩擦學試驗結果
權利要求
1. 一種納米石墨水基切削液添加劑，其特征在于由以下重量百分比的組分制成納米石墨0. 01-0.10%十二烷基苯磺酉_0. 15-1.20%碳酸氫鈉0. 10-0.15%過硫酸鉀0. 10-0.15%丙烯酸甲酯15-20%0P-101. 50-2.15%其余為水。
2.根據權利要求1所述的納米石墨水基切削液添加劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟(a)超聲分散預處理按所述重量百分比取納米石墨、十二烷基苯磺酸鈉、碳酸氫鈉、 0P-10及水在超聲波處理器上進行超聲分散5-15分鐘；(b)納米石墨水基分散液的制備將步驟(a)所得處理液與丙烯酸甲酯和引發劑過硫酸鉀混合均勻，在65-75°C條件下反應4-6小時；(c)離心提純將步驟(b)所得納米石墨水基分散液在離心機上以2000-300()r/min條件下離心25-35分鐘，取上清液，即可獲得用作水基切削液添加劑的納米石墨分散液。
全文摘要
本發明涉及一種添加劑及其制備方法，特別公開了一種納米石墨水基切削液添加劑及其制備方法。該納米石墨水基切削液添加劑，其特征在于由以下重量百分比的組分制成納米石墨0.01-0.10%、十二烷基苯磺酸鈉0.15-1.20%、碳酸氫鈉0.10-0.15%、過硫酸鉀0.10-0.15%、丙烯酸甲酯15-20%、OP-10 1.50-2.15%、其余為水。本發明納米石墨水基切削液添加劑及其制備方法的有益效果是實現了納米石墨在水基介質中的穩定分散；將納米石墨作為水基切削液添加劑，能夠顯著改善機械零部件的摩擦磨損行為，提高水基切削液的潤滑性能。
文檔編號C10M173/02GK102154053SQ201110075068
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者劉煜, 劉賽, 尤延正, 陳強 申請人:陳強