[發明專利]一種原位制備二硫化鉬納米片水基潤滑劑的方法

在審

• 申請號: 201410836281.4
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104560347A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 沈志剛;梁帥帥;張曉靜;麻樹林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C10M173/02
• 分類號: C10M173/02;C10M125/22;C10M177/00;C10N30/06
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域：

本發明涉及一種原位制備二硫化鉬納米片水基潤滑劑的方法，具體是一種在表面改性劑水溶液中制備二硫化鉬納米片并用作潤滑劑的技術。屬于二維納米材料作為水基潤滑添加劑的新應用技術領域。

背景技術：

在金屬材料加工工業領域，為提高效率及加工精度、改善產品質量、減少磨損、降低摩擦，要選用適當的潤滑劑，具體分為油基型與水基型兩種。兩者相比，水基潤滑劑因其冷卻性好、適合高速加工條件、加工表面光潔度好、環境兼容性好等優點而被廣泛應用。但同時由于其自身潤滑性及抗磨性較差，所以只能適用于輕加工負荷的場合。目前，水基潤滑劑潤滑及抗磨性能的提高主要依賴于增加其中乳化油的含量，形成乳化液，從而提高潤滑薄膜的強度，而這必然會導致水基潤滑劑各項優勢性能的降低。因此，有必要開發出新型的水基潤滑添加劑，使能夠在保證水基潤滑劑獨特性能的同時，提高其潤滑及抗磨性能，拓寬其應用范圍。

近些年，隨著石墨烯研究熱潮的掀起，其他類石墨烯結構的二維納米材料也引起了科技工作者的廣泛關注。二硫化鉬作為其中的一員，是典型無機層狀化合物代表材料之一。它是由天然鉬精礦粉經化學提純后改變分子結構而制成的固體粉劑。二硫化鉬因其優異的潤滑性能而負盛名，將其作為固體潤滑添加劑添加進各種油脂中，可以形成絕不粘結的膠體狀態，能有效增加油脂的潤滑性和極壓性，尤其適用于高溫高壓的特殊場合。但二硫化鉬不溶于水的特點，使其在水中不能穩定地分散，從而限制了其在水基潤滑劑中的使用。目前，一種簡易高效制備二維納米材料的方法——液相直接剝離法的研究成果為拓展與開發二硫化鉬在水基潤滑劑方面的應用提供了新的思路與技術支持。方法的機理如下：首先在液相中將層狀材料顆粒破碎剝離成類石墨烯結構的二維納米片層，之后溶液中的表面改性劑再對其形成包覆，從而有效防止其團聚和沉降，提高了其在溶液中的分散穩定性。剝離后產生的二硫化鉬納米片在厚度取向上可以達到原子級別，使其容易在摩擦過程中進入摩擦副間，而獨特的層狀結構又使其易于沉積在摩擦副表面，因此阻止摩擦件表面的直接接觸，使摩擦轉而發生在沉積于表面的二硫化鉬納米片之間，因而達到降低摩擦、減小磨損的效果。

發明內容：

1、目的：本發明的目的在于提供一種原位制備二硫化鉬納米片水基潤滑劑的方法，所述潤滑劑以原位制備的二硫化鉬納米片作為潤滑添加劑，分散穩定性好，具有很好的抗磨減摩性能，而且制備方法簡單，操作方便。

2、技術方案：上述發明目的是通過如下的技術方案予以實現的：

一種原位制備二硫化鉬納米片水基潤滑劑的方法，所述潤滑劑由二硫化鉬納米片、表面改性劑和純水組成，其中，二硫化鉬納米片占潤滑劑總質量的0.001％～1％。

本發明一種原位制備二硫化鉬納米片水基潤滑劑的方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：將表面改性劑以預定比例添加至去離子水中，并強力攪拌2-24小時，使表面改性劑充分溶于水中，得到用于制備水基潤滑劑的溶液；

步驟二：將二硫化鉬粉末以預定比例添加至步驟一制備的溶液中，攪拌至其分散均勻，得到二硫化鉬分散液；

步驟三：將步驟二中得到的二硫化鉬分散液在超聲空化發生裝置中處理2-48小時；

步驟四：將步驟三中超聲空化處理后的溶液靜置12-48小時，之后取上層溶液；

步驟五：將步驟四中取得的上層溶液分裝入離心管中，進行離心分離處理；離心轉速為500轉/分至5000轉/分(離心加速度35g至3555g)；離心處理時間為30分鐘至180分鐘；

步驟六：對步驟五中離心處理后的溶液，取其上層清液，即得到含原位制備二硫化鉬納米片的水基潤滑劑。

其中，步驟一中所述的表面改性劑是指以下所列改性劑中的一種：Triton?X-100(聚氧乙烯辛基苯基醚)、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鋰、膽酸鈉、牛磺脫氧膽酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、聚氧代乙烯(40)壬基苯基醚、Tween?80(失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚)等，溶液中表面改性劑的最佳質量比例為0.01％-1％。

其中，步驟一中所用去離子水也可以是普通純凈水、蒸餾水等。

其中，步驟二中所述的二硫化鉬粉末的粒度小于325目。

其中，步驟二中所述添加二硫化鉬粉末與溶液的質量比為0.1％-10％。

其中，步驟三中所述的超聲空化處理是把二硫化鉬分散液裝入錐形瓶(但不限于錐形瓶)，然后將其浸浴在超聲空化發生裝置的容器(容器中預先盛有水)中進行超聲空化處理，期間通過循環冷卻的方式保持容器中的水溫低于40℃。

3、有益效果