水基润滑液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水基润滑液及其制备方法。该水基润滑液包括：水、氧化剂和纳米材料，且所述纳米材料被所述氧化剂氧化后表面含有亲水官能团。该水基润滑液表面含亲水官能团，在水中具有优异的分散性能，具有优异的吸水和保水性能，并且具有超低的摩擦系数和高抗磨性，稳定摩擦系数不大于0.01，最小摩擦系数可达到0.0014。

Water based lubricant and its preparation

【技术实现步骤摘要】
水基润滑液及其制备方法
本专利技术属于新型润滑材料
，具体而言，本专利技术涉及水基润滑液及其制备方法。
技术介绍
摩擦是人类生产生活中造成能源消耗的主要原因之一，同时摩擦带来的磨损也是导致机械设备损坏的主要原因之一，因此通过各种技术手段降低摩擦、减小磨损是设备运行及维护的首要问题。润滑是降低摩擦、减小磨损的最有效技术，对提高能源的利用效率，降低材料的损耗至关重要。目前应用最多的润滑产品是以矿物油或合成油为基础，配合添加剂制备而成，摩擦系数一般在0.1左右。油基润滑液对环境是一个极大的威胁，润滑油的泄漏、渗透、溢出等会抑制植物生长、危害水生生物、影响人类健康，同时随着科技的发展进步，需要通过使用润滑液以使摩擦副之间具有更低的摩擦系数和抗磨性能。因此，研究具有超低摩擦系数且环境友好型润滑剂是社会发展所需，具有巨大的市场前景和社会意义。水基润滑液是一种迅速发展的环境友好型润滑剂，具有无毒、不燃烧、无污染、来源广泛、价格低廉、冷却性能好等优点，具有广阔的应用前景。但是由于水相对矿物油来说具有低的表面张力和粘压系数，难以形成有效的润滑膜，影响了水基润滑液的推广和应用。纳米材料作为润滑油添加剂可以有效改善润滑油的摩擦学性能，在摩擦副之间可形成润滑膜，改善润滑油的抗磨减磨性能。但是由于纳米材料具有高的比表面积和表面能，在水基润滑液中，其分散性相对较差，容易发生团聚产生沉淀。同时直接添加纳米材料的水基润滑液摩擦系数在0.1左右，相对于油基润滑液并没有摩擦系数上的优势。因此，开发具有超低摩擦系数、环境友好、成本低廉的水基润滑液具有巨大的市场前景和社会意义。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种水基润滑液及其制备方法。该水基润滑液表面含亲水官能团，在水中具有优异的分散性能，具有优异的吸水和保水性能，并且具有超低的摩擦系数和高抗磨性，稳定摩擦系数不大于0.01，最小摩擦系数可达到0.0014。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种水基润滑液，根据本专利技术的实施例，该水基润滑液包括：水、氧化剂和纳米材料，且所述纳米材料被所述氧化剂氧化后表面含有亲水官能团。根据本专利技术实施例的水基润滑液，该水基润滑液包括水、氧化剂和纳米材料，且纳米材料被氧化剂氧化后表面含有亲水官能团，使得该水基润滑液不仅能够在水中均匀分散，具有优异的吸水和保水性能，并且具有超低的摩擦系数和高抗磨性，稳定摩擦系数不大于0.01，最小摩擦系数可达到0.0014。同时该水基润滑液采用水为基本原料，具有成本低廉、环境友好、易于推广的优势，便于推广应用。进一步的，可根据环境和工况的不同选择纳米材料的具体类型和调节纳米材料的浓度，并可通过调节氧化剂的浓度和含量调控纳米材料被氧化的程度，即调节氧化后纳米材料表面的亲水官能团数量，实现对水基润滑液性能的调控。另外，根据本专利技术上述实施例的水基润滑液还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述氧化剂选自双氧水、过氧化钠中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米材料选自纳米颗粒、纳米纤维和纳米片中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米颗粒选自碳纳米颗粒、黑磷纳米颗粒和二硫化钼纳米颗粒中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米颗粒的尺寸为2-500nm。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米纤维选自碳纳米短切纤维、碳纳米管、碳纳米线和纳米纤维素中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米纤维的直径为10-100nm，长度为1-10μm。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米片选自石墨烯、氧化石墨烯、黑磷和二硫化钼中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米片的厚度为1-50nm，直径为0.2-100μm。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种制备上述水基润滑液的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将纳米材料分散于水中，以便得到含纳米材料的水基溶液；(2)将氧化剂与所述含纳米材料的水基溶液混合搅拌并分散，分离后得到水基润滑液。根据本专利技术实施例的制备水基润滑液的方法，通过将纳米材料分散到水中，即采用水为基本原料，具有成本低廉、环境友好、易于推广的优势，便于推广应用，且经分散后，纳米材料可均匀分散在水中；通过将氧化剂与含纳米材料的水基溶液混合搅拌并分散，因含纳米材料的水基溶液中纳米材料分散均匀，可提高氧化剂与纳米材料的反应速率和反应效果，氧化剂与纳米材料反应，氧化纳米材料，使得纳米材料表面富含亲水官能团，在亲水官能团的作用下，使得该水基润滑液能够在水中均匀分散，具有优异的吸水和保水性能。进一步的，可根据环境和工况的不同选择纳米材料的具体类型和调节纳米材料的浓度，并可通过调节氧化剂的浓度和含量调控纳米材料被氧化的程度，即调节氧化后纳米材料表面的亲水官能团数量，实现对水基润滑液性能的调控。专利技术人经过大量实验发现，采用上述方法所得的水基润滑液具有超低的摩擦系数和高抗磨性，稳定摩擦系数不大于0.01，最小摩擦系数可达到0.0014。另外，根据本专利技术上述实施例的制备水基润滑液的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含纳米材料的水基溶液中所述纳米材料的浓度为0.1-10mg/mL。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述氧化剂的浓度为25-35wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述氧化剂与所述含纳米材料的水基溶液的体积比为0.05-10：100。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)和步骤(2)中的所述分散为超声分散。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述分散的时间为10-1200min。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述分离为离心分离，所述离心分离的转速为1000-5000rpm。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的制备水基润滑液的方法流程示意图；图2是实施例1所得水基润滑液的摩擦系数-磨损时间曲线图；图3是实施例2所得水基润滑液的摩擦系数-磨损时间曲线图；图4是实施例3所得水基润滑液的摩擦系数-磨损时间曲线图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种水基润滑液，根据本专利技术的实施例，该水基润滑液包括：水、氧化剂和纳米材料，且纳米材料被氧化剂氧化后表面含有亲水官能团。专利技术人发现，该水基润滑液包括水、氧化剂和纳米材料，且纳米材料被氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水基润滑液，其特征在于，包括：水、氧化剂和纳米材料，且所述纳米材料被所述氧化剂氧化后表面含有亲水官能团。/n

【技术特征摘要】
1.一种水基润滑液，其特征在于，包括：水、氧化剂和纳米材料，且所述纳米材料被所述氧化剂氧化后表面含有亲水官能团。


2.根据权利要求1所述的水基润滑液，其特征在于，所述氧化剂选自双氧水、过氧化钠中的至少之一；
任选的，所述纳米材料选自纳米颗粒、纳米纤维和纳米片中的至少之一。


3.根据权利要求2所述的水基润滑液，其特征在于，所述纳米颗粒选自碳纳米颗粒、黑磷纳米颗粒和二硫化钼纳米颗粒中的至少之一；
任选的，所述纳米颗粒的尺寸为2-500nm。


4.根据权利要求2所述的水基润滑液，其特征在于，所述纳米纤维选自碳纳米短切纤维、碳纳米管、碳纳米线和纳米纤维素中的至少之一；
任选的，所述纳米纤维的直径为10-100nm，长度为1-10μm。


5.根据权利要求2所述的水基润滑液，其特征在于，所述纳米片选自石墨烯、氧化石墨烯、黑磷和二硫化钼中的至少之一；
任选的，所述纳米片的厚度为1-50nm，直径为0.2-100μm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：任小勇，解国新，雒建斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11