一種高性能高水基潤滑劑組合物的製作方法
2023-05-03 23:56:01
專利名稱：一種高性能高水基潤滑劑組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬加工領域的潤滑劑，特別是涉及到一種高水基潤滑劑，。
背景技術：
九十年代以來，隨著世界範圍內對環境保護、節約能源的日益重視，目前廣泛採用的礦物基潤滑劑產品由於存在生物降解性能差，汙染環境的缺點，正面臨環境要求的嚴峻挑戰，開發環境友好的潤滑劑成為潤滑劑的發展方向。高水基液體(High Water-based Fluid，HWBF)潤滑劑正是在這樣的背景下出現的。
高水基潤滑劑是指由1-5％的功能性添加劑與95-99％的水組成的液體。與傳統的油基潤滑劑相比，高水基潤滑劑具有以下優點(1)減少環境汙染、有利工人健康。由於高水基潤滑劑不含油，因而更清潔；(2)節約石油能源。以水代油的推廣使用，必將使石油能源消耗下降；(3)成本低，其價格約為礦物油的1/10，磷酸酯合成液的1/70；(4)冷卻效果好，溫升較低，其比熱比油大一倍，傳熱速度比油高2.5倍；(5)難燃、安全。其主體為水，故特別適合於易燃易爆的環境，如礦井、鋼鐵廠等；(6)易清洗，避免了油對工件的粘附，利於下道工序；(7)粘溫性能好，粘度指數高，可壓縮性小。
以上諸多優點，使得高水基潤滑劑可望廣泛用作冶金、礦山、玻璃、塑料、纖維等工業機械中的液壓傳動介質(尤其是難燃介質)以及用作切削、研磨、壓延、衝壓、拉拔等金屬加工業中的潤滑冷卻液。但是，高水基潤滑液由於主體為水，水粘度低、成膜性差、承載能力低，摩擦副常處於邊界潤滑狀態，因而摩擦、磨損嚴重，是局限高水基潤滑液推廣應用的瓶頸。
為此，實際使用中為提高水基潤滑劑的極壓、抗磨等潤滑性能，必須加入潤滑添加劑。目前一般採用的潤滑添加劑可分為二種，一種為油溶性潤滑添加劑如硫化異丁烯、二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)、磷酸酯、氯化石蠟、環烷酸鉛等含有硫、磷、氯以及金屬元素等潤滑活性元素的商品潤滑劑。但得到的高水基潤滑液產品存在相容性及穩定性差、易腐敗變質，而且由於現有的油溶性潤滑添加劑如環烷酸鉛等毒性較大，還對環境造成了汙染。另一種為水溶性潤滑添加劑，如聚乙二醇及衍生物、磺基苯甲酸及二硫代二丙酸類水溶性羧酸衍生物等等，採用水溶性潤滑劑解決了潤滑液的穩定性問題，但其潤滑性與油基潤滑劑相比還有較大差距，未能徹底解決高水基潤滑劑潤滑性差的難題。
發明內容
本發明的目的是克服已有技術的不足，採用了一種水中可單分散存在的納米氧化矽粒子及一種水溶性磷酸酯潤滑添加劑複合作為高水基潤滑劑的潤滑添加劑。
本發明提出的一種高性能高水基潤滑劑組合物，由納米氧化矽粒子、水溶性磷酸酯、鹼及水組成。各成分的重量配比為納米氧化矽粒子為0.05-1％；水溶性磷酸酯為0.05-1％；鹼為0-3％；水為95-99％。
上述配方中所用的納米氧化矽，粒子大小為10-160納米。
上述配方中所用的水溶性磷酸酯為烷基聚氧乙烯醚磷酸酯，其中烷基含有4-10個碳，聚氧乙烯醚的聚合度為4-20。
上述配方中所用的鹼為氫氧化鈉、氨水或乙醇氨類有機鹼。
根據高水基潤滑劑的使用場合，配方中還可含有其他功能性助劑，如銅的緩蝕劑、表面活性劑、增粘劑、殺菌劑、香精等等。
本發明的有益效果納米粒子由於粒徑小、活性高，可望在摩擦微區填充、吸附，阻止摩擦副表面的直接接觸，減少過度摩擦、提高承載能力；水溶性潤滑添加劑在摩擦條件下通過與基體(如鐵)生成磷酸鐵等無機潤滑膜起到減摩、抗磨作用。這樣通過結合固體粒子潤滑劑的承載性高以及傳統膜潤滑劑減摩性好的優點，充分發揮其協同作用，以解決高水基潤滑劑潤滑性差的問題。該高水基潤滑液適合用作切削、磨削等金屬加工液。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的高水基潤滑劑作進一步說明實施例1-8在機械攪拌下，依次將磷酸酯、鹼加入到水中，繼續攪拌溶解後，溶液為透明。攪拌下，再加入納米二氧化矽粒子，攪拌均勻即可。得到的為透明至半通明乳液。為了比較納米粒子與水溶性磷酸酯的複合效果，同時製備單獨含有納米氧化矽粒子或水溶性磷酸酯的高水基液進行對比。以此法製備實施例1-8和比較例1-2的實驗樣品，其具體配比見表1。
表1高水基潤滑劑組成
潤滑性能試驗採用四球摩擦試驗機對實施例1-8和比較例1-2的高水基潤滑劑進行測試，測試指標為最大無卡咬負荷(PB值)及磨斑直徑(D3040)。PB測試按照GB3142-82。試驗條件主軸轉速1450r/min，試驗溫度20℃。試驗用鋼球材料為GCr15，硬度為HRC64-66。磨斑直徑測試採用載荷為40kg，時間為30min。
各實施例的PB值及磨斑直徑見表2。
表2高水基潤滑劑的潤滑性能
由上述實施例可見，採用本發明所述的同時含有一定量的納米二氧化矽粒子及水溶性磷酸酯作為潤滑添加劑可有效提高高水基潤滑劑的承載能力，PB值最大可達128kg；納米氧化矽粒子大小對潤滑性能有明顯影響，50nm時磨斑最小。而單獨含有納米二氧化矽粒子或水溶性磷酸酯的高水基潤滑劑的承載能力較低。
權利要求
1.一種高性能高水基潤滑劑組合物，其特徵在於該組合物由納米氧化矽粒子、水溶性磷酸酯、鹼及水組成，各成分的重量百分比為納米氧化矽粒子為0.05-1％；水溶性磷酸酯為0.05-1％；鹼為0-3％；水為95-99％。
2.如權利要求1所述的高性能高水基潤滑劑組合物，其特徵在於，所述的納米二氧化矽粒子的平均直徑為10-160納米。
3.如權利要求1或2所述的高性能高水基潤滑劑組合物，其特徵在於，所述的水溶性磷酸酯為烷基聚氧乙烯醚磷酸酯，其中烷基含有4-10個碳，聚氧乙烯醚的聚合度為4-20。
4.如權利要求1或2所述的高性能高水基潤滑劑組合物，其特徵在於，所述的鹼為氫氧化鈉、氨水或乙醇氨類有機鹼。
全文摘要
本發明公開了一種高性能高水基潤滑劑組合物。該高水基潤滑劑由95－99％的水及1－5％的功能性添加劑(包括潤滑劑、鹼等)組成，同時含有納米二氧化矽粒子及水溶性磷酸酯作為潤滑添加劑。所述納米二氧化矽粒子的平均粒徑為10－160納米。採用本發明提供的同時含有納米二氧化矽粒子及水溶性磷酸酯的高水基潤滑液，可以明顯提高高水基潤滑液的承載能力(P
文檔編號C10M105/74GK1970707SQ20061011815
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年11月9日
發明者雷紅 申請人:上海大學