一種多醯胺微乳化切削液及其製備方法與流程

2023-04-26 11:38:06

本發明涉及切削液技術領域，尤其涉及一種多醯胺微乳化切削液及其製備方法。

背景技術：

由於納米微粒具有很多常規固體所不具備的性能，比如低熔點、高延展性、易擴散等，使它的硬度、韌性！抗剪切度等也可能發生改變，這意味著通常情況下不能作為潤滑材料的固體顆粒，當處於納米級別時有可能具有潤滑性能，並且很可能具有一些不同於傳統添加劑的邊界潤滑機理；其次納米潤滑油添加劑取代傳統的S、P、Cl等有機化合物極壓抗磨添加劑，可望解決S、P、Cl對基體金屬造成的腐蝕和帶來的環境問題；但是將納米粒子應用於切削液中起減摩抗磨作用，也需要解決一些難題；

由於納米粒子比表面積大！表面能高，所以在溶劑中，尤其是在潤滑油這種非水介質中，極易團聚，假如納米粒子在潤滑油中團聚成大的顆粒，就像油中有雜質一樣反而會降低潤滑油的性能"同時，納米粒子的分散性和穩定性是兩個密切相關而又相互獨立的因素，分散性好，穩定性不一定好，另外，切削液一般使用在高溫、高壓工作環境下，切削液中本身處於懸浮狀態的膠體納米粒子在這樣的工作環境下極易破壞其穩定性，從而發生團聚和聚沉，最終使納米粒子失去抗磨性能；

納米銅粉作為油性切削液的添加劑可以有效的提高切削液的摩擦性能，但是納米銅粉在切削液基礎油中的穩定性還有待於改善，所以，本研發明通過對碳納米管的表面改性，製備出碳納米管/納米銅複合切削液添加劑，以期在改善其在切削液中分散穩定性的同時，達到提高切削液摩擦性能的目的。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種多醯胺微乳化切削液及其製備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種多醯胺微乳化切削液，它是由下述重量份的原料組成的：

2-溴-4-甲基苯酚0.6-1、磷酸三乙酸胺2-4、溴代十六烷0.4-1、四丁基溴化銨0.3-1、氫氧化銅6-7、10-15％的甲酸水溶液20-30、碳納米管4-5、甲基矽油50-60、十二烷基磺酸鈉3-4、水適量、鉬酸銨0.7-1、甲醯胺1-2、n-水楊醯苯胺0.5-1、羥乙基纖維素2-3、鄰苯二甲酸丁苄酯0.1-0.4、硼酸鋅1.7-2、三氯異氰尿酸0.3-1。

一種所述的多醯胺微乳化切削液的製備方法，包括以下步驟：

(1)將上述氫氧化銅加入到其重量20-35倍的去離子水中，攪拌條件下滴加上述10-15％的甲酸水溶液，滴加完畢後升高溫度為80-85℃，保溫攪拌至水幹，得甲酸化納米銅；

(2)將上述碳納米管加入到質量比為3-4∶1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的濃度為96-98％、硝酸的濃度為65-70％，送入117-120℃的恆溫油浴中，保溫攪拌100-120分鐘，出料冷卻，抽濾，將沉澱水洗4-5次，在70-80℃下真空乾燥20-26小時，得純化碳納米管；

(3)將上述2-溴-4-甲基苯酚加入到其重量10-13倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為64-70℃，保溫攪拌20-30分鐘，加入上述磷酸三乙酸胺，攪拌至常溫，加入上述硼酸鋅，攪拌均勻，過濾，將沉澱水洗3-4次，在50-60℃下真空乾燥1-2小時，得改性硼酸鋅；

(4)將上述純化碳納米管、改性硼酸鋅混合，加入到混合料重量80-100倍的、0.2-1mol/l的氫氧化鈉溶液中，超聲20-30分鐘，加入上述溴代十六烷、四丁基溴化銨，繼續超聲17-20分鐘，送入80-85℃的水浴中，保溫攪拌7-9小時，出料，滴加氯仿，至沉澱不再改變，靜置分層，取下層溶液，加入其重量10-15％的無水乙醇，攪拌均勻後抽濾，將沉澱置於100-105℃的真空乾燥箱中乾燥完全，得酯化碳納米管；

(5)將上述甲醯胺加入到其重量10-14倍的去離子水中，攪拌均勻，加入甲酸化納米銅，升高溫度為65-70℃，保溫攪拌20-3分鐘，加入上述鉬酸銨，攪拌至常溫，過濾，將沉澱水洗3-4次，常溫乾燥，得改性甲酸化納米銅；

(6)將上述酯化碳納米管、改性甲酸化納米銅混合，加入到上述甲基矽油中，球磨10-13小時，送入190-200℃的油浴中，保溫攪拌27-30分鐘，出料冷卻，得極壓抗磨助劑；

(7)將上述n-水楊醯苯胺加入到其重量10-14倍的二甲基甲醯胺中，升高溫度為70-76℃，保溫攪拌20-30分鐘，加入上述極壓抗磨助劑，攪拌至常溫，過濾，將沉澱用二甲基甲醯胺、去離子水依次洗滌3-4次，常溫乾燥，得改性極壓抗磨助劑；

(8)將上述改性極壓抗磨助劑、羥乙基纖維素、十二烷基磺酸鈉混合，加入到混合料重量1.3-2倍的去離子水中，攪拌均勻，加入剩餘各原料，700-800轉/分攪拌20-30分鐘，即得。

本發明的優點是：本發明通過先對碳納米管純化，使之接入羧基，然後通過取代反應在酯基上接入長鏈烷烴分子，正是碳納米管表面的長鏈烷烴提供的空間位阻作用增強了碳納米管/納米銅複合微粒在甲基矽油中的分散穩定性；經羧基化再酯化的碳納米管表面含有大量缺陷、自由基、含氧官能團等，表面吸附作用增強，將酯化後的碳納米管與甲酸銅混合球磨後，通過熱解，Cu2+會吸附於碳納米管表面，在碳納米管表面生成納米銅顆粒，加之酯化碳納米管長鏈烷烴的空間位阻作用，從而形成分散穩定的碳納米管/納米銅極壓抗磨助劑；

由於納米銅粉具有較大的比表面積、表面能和活性，當高活性的納米銅添加劑添加到甲基矽油後，納米銅顆粒在摩擦過程中與磨損表面相碰撞時，所產生的機械能大部分將轉化為熱能，納米銅顆粒吸熱後會團聚成很小的小團體，多個具有一定能量的小團體最終將在磨損表面上形成一定厚度的保護膜，降低了磨損表面的剪切應力和摩擦係數，此外，納米銅顆粒對磨損表面的凹凸起到一定的填補和修復的作用，相當於傳統的磨屑起到的作用，而納米銅顆粒更小，這種作用效果也更加明顯，所以，含有適量納米銅粉的甲基矽油樣品的極壓性能可顯著提高；另外，由於碳納米管具有超強超韌性能，並且在受力時可通過出現五邊形和七邊形對來釋放應力，所以碳納米管在潤滑液中滾動，碳納米管起到了承載的作用，減少摩擦副的界面直接接觸，提高了切削液的的潤滑性能；本發明加入的磷酸三乙酸胺、n-水楊醯苯胺等，可以有效的提高成品切削液的防鏽性能。

具體實施方式

一種多醯胺微乳化切削液，它是由下述重量份的原料組成的：

2-溴甲基苯酚0.6、磷酸三乙酸胺2、溴代十六烷0.4、四丁基溴化銨0.3、氫氧化銅6、10％的甲酸水溶液20、碳納米管4、甲基矽油50、十二烷基磺酸鈉3、水適量、鉬酸銨0.7、甲醯胺1、n-水楊醯苯胺0.5、羥乙基纖維素2、鄰苯二甲酸丁苄酯0.1、硼酸鋅1.7、三氯異氰尿酸0.3。

一種所述的多醯胺微乳化切削液的製備方法，包括以下步驟：

(1)將上述氫氧化銅加入到其重量20倍的去離子水中，攪拌條件下滴加上述10％的甲酸水溶液，滴加完畢後升高溫度為80℃，保溫攪拌至水幹，得甲酸化納米銅；

(2)將上述碳納米管加入到質量比為3:1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的濃度為96％、硝酸的濃度為65％，送入117℃的恆溫油浴中，保溫攪拌100分鐘，出料冷卻，抽濾，將沉澱水洗4次，在70℃下真空乾燥20小時，得純化碳納米管；

(3)將上述2溴甲基苯酚加入到其重量10倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為64℃，保溫攪拌20分鐘，加入上述磷酸三乙酸胺，攪拌至常溫，加入上述硼酸鋅，攪拌均勻，過濾，將沉澱水洗3次，在50℃下真空乾燥1小時，得改性硼酸鋅；

(4)將上述純化碳納米管、改性硼酸鋅混合，加入到混合料重量80倍的、0.2mol/l的氫氧化鈉溶液中，超聲20分鐘，加入上述溴代十六烷、四丁基溴化銨，繼續超聲17分鐘，送入80℃的水浴中，保溫攪拌7小時，出料，滴加氯仿，至沉澱不再改變，靜置分層，取下層溶液，加入其重量10％的無水乙醇，攪拌均勻後抽濾，將沉澱置於100℃的真空乾燥箱中乾燥完全，得酯化碳納米管；

(5)將上述甲醯胺加入到其重量10倍的去離子水中，攪拌均勻，加入甲酸化納米銅，升高溫度為65℃，保溫攪拌20分鐘，加入上述鉬酸銨，攪拌至常溫，過濾，將沉澱水洗3次，常溫乾燥，得改性甲酸化納米銅；

(6)將上述酯化碳納米管、改性甲酸化納米銅混合，加入到上述甲基矽油中，球磨10小時，送入190℃的油浴中，保溫攪拌27分鐘，出料冷卻，得極壓抗磨助劑；

(7)將上述n水楊醯苯胺加入到其重量10倍的二甲基甲醯胺中，升高溫度為70℃，保溫攪拌20分鐘，加入上述極壓抗磨助劑，攪拌至常溫，過濾，將沉澱用二甲基甲醯胺、去離子水依次洗滌3次，常溫乾燥，得改性極壓抗磨助劑；

(8)將上述改性極壓抗磨助劑、羥乙基纖維素、十二烷基磺酸鈉混合，加入到混合料重量1.3倍的去離子水中，攪拌均勻，加入剩餘各原料，700轉/分攪拌20分鐘，即得。

性能測試：