[發明專利]一種納米潤滑體系及其制備方法

有效

• 申請號: 201410712608.7
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104498166B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 楊立梅;李豐;石振;黃偉;馬慧軍
• 申請（專利權）人: 蘇州錦富技術股份有限公司
• 主分類號: C10M173/02
• 分類號: C10M173/02;C23C16/27;C10N30/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明屬于納米摩擦學領域，具體涉及一種納米潤滑體系及其制備方法，該納米潤滑體系具有環境友好、結構簡單、成本低廉等優點。

背景技術

為了改善摩擦副的摩擦狀態，降低其摩擦阻力并減緩機械磨損，目前通常采用潤滑材料或潤滑劑來實現摩擦副的潤滑。潤滑可以顯著提高機器使用性能，延長機器壽命，降低能源消耗。傳統的潤滑技術多采用以礦物質油為基礎油的潤滑劑，但礦物質油的可生物降解能力很差，進入環境后會長期留存并逐漸富集，對于生態環境和人類健康將構成巨大威脅。此外，在食品行業中，加工機械的潤滑需要采用綠色環保的非礦物質基的潤滑劑以保證食品不受污染。

針對上述所存在的問題，一些發達國家已經制定了嚴格的法律來控制礦物質基潤滑油的排放，同時著手研發環境友好型綠色潤滑系統和潤滑劑以取代傳統的礦物質基潤滑油，但是其結構或成分比較復雜，開發成本較高。因此，亟待開發出一種新穎的、環境友好的、結構簡單的、成本低廉的潤滑體系來滿足工業生產及日常生活所需。

發明內容

為了克服上述現有技術中的缺陷，本發明提供了一種納米潤滑體系，其不僅具有良好的力學性能和摩擦學性質，而且實現了可生物降解的綠色潤滑功能。此外，本發明還提供了一種制備納米潤滑體系的方法，該方法具有簡便、易行等特點。

為了實現上述目的，本發明所應用的技術方案是：

一種納米潤滑體系，其包括：

——沉積在摩擦副表面上的類金剛石薄膜納米層，和

——用于涂覆類金剛石薄膜納米層的水基潤滑劑，

其中：所述水基潤滑劑由70~96重量份的水和5~10重量份的生物分子組成。

在上述技術方案中，所述類金剛石薄膜納米層包含以sp2和sp3雜化鍵結合的無定型碳，優選加氫型類金剛石薄膜納米層，其中氫的質量濃度為5~20%，優選氫的質量濃度為10%。

在上述技術方案中，所述類金剛石薄膜納米層通過本領域中已知的任何技術沉積在摩擦副表面上，例如化學氣相沉積法（CVD），優選等離子體增強化學氣相沉積法（PECVD）。

在上述技術方案中，所述生物分子選自蛋白質、碳水化合物或脂類中的任意一種或其混合物，其中：所述蛋白質為疏水蛋白，優選牛血清白蛋白或瑞氏木霉疏水蛋白，所述碳水化合物為多糖，優選半乳甘露聚糖或纖維素，所述脂類為磷脂，優選甘油磷脂或鞘磷脂。

本發明還提供了上述納米潤滑體系的制備方法，其包括如下步驟：

1）對摩擦副表面進行清潔；

2）在清潔后的摩擦副表面沉積出類金剛石薄膜納米層；

3）按照組成和重量份數稱取潤滑劑的各種組分，攪拌均勻后得到水基潤滑劑。

其中：

步驟1）中所述清潔的主要目的在于去除摩擦副表面上的灰塵、粉屑等異物，以免影響后續類金剛石薄膜納米層的沉積；

步驟2）中所述沉積通過化學氣相沉積法完成，優選通過等離子體增強化學氣相沉積法完成。

與現有技術相比，本發明的納米潤滑體系具有以下優點：類金剛石薄膜材料是一種亞穩態的非晶材料，sp³和sp²雜化鍵的同時存在使其兼具金剛石和石墨的優良特性，具有高硬度、低摩擦系數、耐磨損、化學穩定性好、低表面能等優點，并且其低表面能疏水性能夠和水基潤滑劑完美搭配；潤滑劑中含有生物分子，其本身就是優良的潤滑劑，并且生物分子具有可生物降解性能，不會對環境造成污染，環境友好度較高。

具體實施方式

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例，對本發明做出更詳細的說明。

實施例1：納米潤滑體系及其制備方法和性能測試。

本實施例的納米潤滑體系包括：

——沉積在不銹鋼塊表面上的類金剛石薄膜納米層，和

——用于涂覆類金剛石薄膜納米層的水基潤滑劑，

其中：

類金剛石薄膜納米層是厚度為700nm，氫質量濃度為5%的加氫型類金剛石薄膜納米層；

水基潤滑劑由70重量份的水和5重量份的牛血清白蛋白組成。

該納米潤滑體系按照下法制備：

1）對不銹鋼塊表面進行清潔，以便去除灰塵、粉屑等異物；

2）通過等離子體增強化學氣相沉積法沉積出厚度為700nm的類金剛石薄膜納米層；

3）分別稱取70重量份的水和5重量份的牛血清白蛋白，攪拌均勻后得到水基潤滑劑。