一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑及其制備方法

一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及金屬加工潤滑劑技術領域，具體涉及一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑及其制備方法。一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，按重量份數計，由以下組份組成：環氧大豆油改性聚氨酯10?15份，異丙醇胺5?10份，石墨烯添加劑20?25份，消泡劑0.5?1.5份，成膜助劑3?5份，pH調節劑1?3份，平衡劑1?3份，去離子水余量。本發明制備的潤滑劑潤滑效果好，耐高溫，穩定性好；同時本發明制備的潤滑劑成本低、方法簡單、經濟環保，便于清洗，大大降低了清洗的勞動強度，提高了生產效率，適用于多種金屬加工領域。
【專利說明】
一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及金屬加工潤滑劑技術領域，具體涉及一種含石墨烯添加劑的金屬加工 多功能潤滑劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 在金屬加工工藝中，如切削、拉拔、壓延、車、磨、鉆等，需要消耗相當一部分的能源 和材料，并且排放一定量的有毒廢液。為了降低金屬加工中的能耗以及提高加工效果，多使 用到潤滑劑。潤滑劑按油品化學組成分為非水溶性液和水溶性液兩大類。目前，國內市場上 生產、銷售、使用的金屬加工用潤滑劑，多為油基潤滑劑、乳化液和微乳化液等。這些潤滑劑 的潤滑性能欠佳，導致加工時摩擦力偏大、加工性能欠佳、加工效率低、能耗高等缺陷。另 外，這些潤滑劑中所使用的防銹劑大多是致癌物質一亞硝酸鈉，有些潤滑劑還含有磷、氯等 有害元素，對人體健康有害，且環境污染大。目前水基液所采用的基礎油主要是油溶性的礦 物油，但復配出的水基液成分復雜，穩定性差，易析出、廢液處理費用高、不可再生。這在一 定程度上也限制了水基金屬加工液的發展。中國專利CN 104498168A公開了一種金屬沖壓 用水基潤滑劑，由聚乙二醇、聚丙烯酸鈉、脂肪酰胺、古爾膠、焦磷酸鈉、硅溶膠、聚丙烯酰 胺、磷酸氫二鉀、萘磺酸鹽和水組成，通過創造性的組分配比，潤滑劑在保證良好的潤滑性 的同時，而且具有良好的防銹性能，但該潤滑劑耐高溫性能和穩定性不好；中國專利CN 104140876A公開了一種金屬加工用潤滑劑，該金屬加工用潤滑劑含有成膜劑、輔助成膜劑、 平衡劑、及水組成，所述潤滑劑潤滑性能優異、適用于極壓環境、而且環保，但該發明潤滑性 能和穩定性有待進一步提高，且使用的鉬酸銨對接觸的皮膚具有刺激性。

【發明內容】

[0003 ]為解決上述問題，本發明提供一種潤滑效果好，耐高溫，穩定性好，便于清洗，不污 染環境的含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑及其制備方法。
[0004] -種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，按重量份數計，由以下組份組成：
[0005] 環氧大豆油改性聚氨酯10-15份，異丙醇胺5-10份，石墨烯添加劑20-25份，消泡劑 0.5-1.5份，成膜助劑3-5份，，pH調節劑1-3份，平衡劑1-3份，去離子水余量
[0006] 進一步，所述的環氧大豆油改性聚氨酯按如下步驟制備：（1)在干燥氮氣氣體的保 護下，將20-25份甲苯二異氰酸酯、20-25份甘油三羥甲基丙烷在60~90°C進行預聚反應3~ 5h，然后加入具有活潑氫的化合物在60~90°C進行擴鏈封端反應1~2h，得到所述水溶性聚 氨酯；（2)向步驟（1)中加入0.1-0.2份氫氧化鋰和0.1-0.5份抗氧化劑1010，緩慢升高溫度 至190-200 °C，反應2-4h;(3)加入20-30份環氧大豆油迅速升高溫度至200-220 °C，當體系酸 值為30-40mgK0H/g時，停止加熱；（4)降低溫度至120°C，加入5-8份丙二醇乙醚攪拌均勻，繼 續降低溫度至60°C，加入5-10份二乙醇胺反應0.5-lh; (5)加入余量去離子水攪拌均勻制得 環氧大豆油改性聚氨酯溶液。
[0007] 進一步，所述的石墨烯添加劑按如下方法制備:將1-5份氧化石墨烯分散到去離子 水中，配制成水溶液;再加入5-10份六偏磷酸鈉，攪拌溶解，接著加入10-15份十二烷基苯磺 酸鈉，超聲處理，得到石墨烯添加劑。
[0008] 進一步，所述的消泡劑為正丁醇、正戊醇、正辛醇中的一種或幾種。
[0009] 進一步，所述的成膜助劑由海藻酸鈉和四硼酸鈉按質量比1-5:1組成。
[0010]進一步，所述的pH調節劑為30 %的氨水溶液。
[0011] 進一步，所述的平衡劑由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇按質量比（1-3):1組成。
[0012] 進一步，一種如權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑 的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
[0013] (1)將去離子水、平衡劑、成膜劑，在400~600r/min轉速下攪拌，加熱至50-70°C， 待原料完全溶解后降溫至30-40°C ;
[0014] (2)將石墨烯添加劑滴加入到步驟(1)的溶液中，并攪拌均勻；
[0015] (3)滴加氨水，調節體系的pH值為9-10,依次加入環氧大豆油改性聚氨酯、異丙醇 胺、消泡劑，在800~lOOOr/min轉速條件下，攪拌混合0.5-lh后降溫至室溫，即可制得潤滑 劑。
[0016] 本發明的有益效果：
[0017] (1)本發明制備的環氧大豆油改性聚氨酯賦予潤滑劑良好的水溶性、清洗性和潤 滑性，防止潤滑劑水分揮發后干燥成膜，聚氨酯主鏈引入環氧基團，增強主鏈分子間作用 力，進一步提高產物潤滑性及抗磨穩定性。
[0018] (2)本發明引入石墨烯添加劑，能夠顯著改善機械零部件的摩擦磨損行為，提高潤 滑劑的潤滑性能，起到促進散熱作用，冷卻效果好，從而改善目前潤滑劑耐高溫性能不佳的 缺陷，有效解決了金屬在高溫環境下的極壓耐磨、抗高溫氧化、表面防銹等問題，克服了常 規潤滑劑的高溫失效等問題。
[0019] (3)本發明的成膜劑和平衡劑均是水溶性可降解聚合物，使得該潤滑劑對工件具 有良好的潤濕性和吸附性，從而提高了潤滑的性能，且具有良好的冷卻性能。
[0020] (4)本發明制備的潤滑劑成本低、方法簡單、經濟環保，便于清洗，大大降低了清洗 的勞動強度，提高了生產效率，適用于多種金屬加工領域。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發明目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合實例，對本發明進行 進一步的詳細說明。
[0022] 實施例1
[0023] (1)在干燥氮氣氣體的保護下，將20份甲苯二異氰酸酯、20份甘油三羥甲基丙烷在 70°C進行預聚反應3~5h，然后加入具有活潑氫的化合物在70°C進行擴鏈封端反應1~2h， 得到所述水溶性聚氨酯；
[0024] (2)向步驟（1)中加入0.1份氫氧化鋰和0.1份抗氧化劑1010，緩慢升高溫度至190-200°C，反應 2-4h;
[0025] (3)加入20份環氧大豆油迅速升高溫度至200-220°C，當體系酸值為30-40mg Κ0Η/ g時，停止加熱；
[0026] (4)降低溫度至120°C，加入5份丙二醇乙醚攪拌均勻，繼續降低溫度至60°C，加入5 份二乙醇胺反應0.5_lh;
[0027] (5)加入余量去離子水攪拌均勻制得環氧大豆油改性聚氨酯溶液。
[0028] -種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，按重量份數計，由以下組份組成： [0029]環氧大豆油改性聚氨酯10份，異丙醇胺5份，石墨烯添加劑20份，正丁醇0.5份，海 藻酸鈉和四硼酸鈉按質量比1:1組成的成膜助劑3份，30%的氨水溶液1份，聚乙烯吡咯烷酮 和聚乙烯醇按質量比1:1組成的平衡劑1份，去離子水余量
[0030] 所述的石墨烯添加劑按如下方法制備:將1-5份氧化石墨烯分散到去離子水中，配 制成水溶液;再加入5-10份六偏磷酸鈉，攪拌溶解，接著加入10-15份十二烷基苯磺酸鈉，超 聲處理，得到石墨烯添加劑。
[0031] 本申請的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑有以下方法制成：
[0032] (1)將去離子水、平衡劑、成膜劑，在400~600r/min轉速下攪拌，加熱至50-70°C， 待原料完全溶解后降溫至30-40°C ;
[0033] (2)將石墨烯添加劑滴加入到步驟(1)的溶液中，并攪拌均勻；
[0034] (3)滴加氨水，調節體系的pH值為9-10,依次加入環氧大豆油改性聚氨酯、異丙醇 胺、消泡劑，在800~lOOOr/min轉速條件下，攪拌混合0.5-lh后降溫至室溫，即可制得潤滑 劑。
[0035]實施例2-6與實施例1基本相同，不同之處在于表1。
[0038] 按上述配方所得潤滑劑性能如表2
[0039] 表 2
[0040]
[0041] 通過上述方案制備的潤滑劑，所述的潤滑劑起到潤滑減磨的作用，環氧大豆油改 性聚氨酯與石墨烯添加劑具有協同作用。所述的石墨烯添加劑在潤滑劑中所占的重量百分 比為20-25份。如果所述石墨烯添加劑在潤滑劑中所占的重量百分比少于20份，則體系潤滑 效果不佳；如果所述石墨烯添加劑在潤滑劑中所占的重量百分比高于25份，則潤滑效果改 善不明顯。
[0042]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完 全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術 性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1. 一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，按重量份數計，由以下組份組成： 環氧大豆油改性聚氨酯10-15份，異丙醇胺5-10份，石墨烯添加劑20-25份，消泡劑0.5-1.5份，成膜助劑3-5份，pH調節劑1-3份，平衡劑1-3份，去離子水余量。2. 由權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，其特征在于，所 述的環氧大豆油改性聚氨酯按如下步驟制備：（1)在干燥氮氣氣體的保護下，將20-25份甲 苯二異氰酸酯、20-25份甘油三羥甲基丙烷在60~90°C進行預聚反應3~5 h，然后加入具有 活潑氫的化合物在60~90°C進行擴鏈封端反應1~2 h，得到所述水溶性聚氨酯；（2)向步驟 (1)中加入0.1-0.2份氫氧化鋰和0.1-0.5份抗氧化劑1010，緩慢升高溫度至190-200°C，反 應2-4h; (3)加入20-30份環氧大豆油迅速升高溫度至200-220°C，當體系酸值為30-40mg KOH/g時，停止加熱；（4)降低溫度至120°C，加入5-8份丙二醇乙醚攪拌均勻，繼續降低溫度 至60°C，加入5-10份二乙醇胺反應0.5-lh; (5)加入余量去離子水攪拌均勻制得環氧大豆油 改性聚氨酯溶液。3. 由權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，其特征在于，所 述的石墨烯添加劑按如下方法制備：將1-5份氧化石墨烯分散到去離子水中，配制成水溶 液;再加入5-10份六偏磷酸鈉，攪拌溶解，接著加入10-15份十二烷基苯磺酸鈉，超聲處理， 得到石墨稀添加劑。4. 由權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，其特征在于，所 述的消泡劑為正丁醇、正戊醇、正辛醇中的一種或幾種。5. 由權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，其特征在于，所 述的成膜助劑由海藻酸鈉和四硼酸鈉按質量比1-5:1組成。6. 由權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，其特征在于，所 述的pH調節劑為30%的氨水溶液。7. 由權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑，其特征在于，所 述的平衡劑由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇按質量比1-3:1組成。8. -種如權利要求1所述的一種含石墨烯添加劑的金屬加工多功能潤滑劑的制備方 法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將去離子水、平衡劑、成膜劑，在400~60(^/11^11轉速下攪拌，加熱至50-70°(：，待原 料完全溶解后降溫至30-40°C ; (2) 將石墨烯添加劑滴加入到步驟(1)的溶液中，并攪拌均勻； (3) 滴加氨水，調節體系的pH值為9-10,依次加入環氧大豆油改性聚氨酯、異丙醇胺、消 泡劑，在800~1000r/min轉速條件下，攪拌混合0.5-lh后降溫至室溫，即可制得潤滑劑。
【文檔編號】C10N30/12GK105950268SQ201610347337
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】董德寶
【申請人】儀征旺海數控設備科技有限公司