[發(fā)明專利]一種基于顆粒表面處理的水基納米液壓液及其制備方法和應用

在審

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• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107723055A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 溫小萍;蘇騰飛;張素梅;鄧浩鑫;王發(fā)輝;丁浩青;崔麟;肖記軍
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C10M125/26
• 分類號: C10M125/26;C10M173/00;C09C1/28;C09C3/12;C10N30/04;C10N40/08;C10N40/02;C10N40/04
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙)41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域

本發(fā)明屬于流體傳動及控制領域，具體涉及一種基于顆粒表面處理的水基納米液壓液及其制備方法和應用。

背景技術

在液壓傳動過程中，進行能量傳遞、交換和控制的工作介質稱為液壓液。礦物油液壓液以其優(yōu)異的潤滑性能成為液壓傳動最主要的介質，但是，油液壓液不僅耗費大量石油資源，還在很大程度上污染了環(huán)境以及存在易燃隱患。近幾十年來，隨著節(jié)能環(huán)保意識的提高，水壓傳動技術則重新被人們所重視。但是以純水作為液壓液體現(xiàn)出許多劣勢，如成膜能力差、極限剪應力低、潤滑性能不好等。人們采用工程塑料、陶瓷、高分子材料等來減小傳動中的摩擦磨損問題，然而這些技術在實際的應用推廣上有很大限制。后來人們又嘗試在純水中加入某些功能性的輔助添加劑來改善水的潤滑性，現(xiàn)有的添加劑大部分基于薄膜潤滑原理，但是其薄膜厚度在絕大多數(shù)情況下都小于或接近表面粗糙度，因此很難形成有效的薄膜潤滑。

近些年，人們嘗試在潤滑劑中加入納米顆粒添加劑，而含有納米顆粒的潤滑劑在使用中能同時起到固體潤滑和流體潤滑的雙重作用，并在高載荷、高溫等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學性能。然而，在基液中添加的納米顆粒容易發(fā)生自聚，經過長時間的靜置會產生沉淀，為保持納米顆粒的離散狀態(tài)，主要通過以下兩種方法來增強納米顆粒添加劑的懸浮穩(wěn)定性：（1）使用表面活性劑或分散劑；（2）使用超聲振蕩。方法（1）的目的在于增加顆粒間的排斥力，抑制顆粒團聚的發(fā)生；方法（2）通過機械手段打破顆粒團聚，以獲得懸浮穩(wěn)定的一種水基納米液壓液。但以上兩種方法只能制備短期內穩(wěn)定分散的一種水基納米液壓液，不能從根本上解決水基納米液壓液的穩(wěn)定性問題。

發(fā)明內容

為解決現(xiàn)有技術中水基納米液壓液穩(wěn)定性差的問題，本發(fā)明提供一種基于顆粒表面處理的水基納米液壓液及其制備方法。本發(fā)明通過對二氧化硅納米顆粒表面處理制備了一種穩(wěn)定性能優(yōu)異的水基納米顆粒，在純水中添加這種新型的水基納米顆粒，可以提高純水的抗磨減摩性能，提高納米顆粒在純水中的分散均勻性，減少納米顆粒的沉淀。本發(fā)明的水基納米液壓液可應用在液壓傳動系統(tǒng)中，具有廣泛的應用前景。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為：

一種基于顆粒表面處理的水基納米液壓液的制備方法，包括以下步驟：

（1）硅烷溶液的制備：將3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷與蒸餾水混合，用HCl溶液對溶液進行PH值滴定，直至PH值為2，室溫下攪拌，然后用NaOH溶液將溶液PH值調節(jié)至10；

（2）納米顆粒水溶液的制備：將二氧化硅納米顆粒加入到蒸餾水中，超聲分散制成納米顆粒水溶液；

（3）表面改性納米顆粒的制備：將步驟（1）制備的硅烷溶液滴加到步驟（2）制備的納米顆粒水溶液中，并對混合液依次進行加熱均質處理，透析處理，冷凍處理，抽吸凍干處理，制得表面改性納米顆粒；

（4）水基納米液壓液的制備：將步驟（3）制得的表面改性納米顆粒分散到純水中，并在40℃~50℃下攪拌或靜置10~12h，即制得所述水基納米液壓液。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中制備的硅烷溶液中3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的質量分數(shù)為2%~2.5%。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中在600~700r/min下攪拌，更優(yōu)選為，在700r/min攪拌速率下攪拌5小時。

優(yōu)選的，所述步驟（2）中制備的納米顆粒水溶液中二氧化硅納米顆粒的質量分數(shù)為2.3%~2.8%。

優(yōu)選的，所述步驟（2）中超聲分散時間為10~12h。

優(yōu)選的，所述步驟（3）中硅烷溶液與納米顆粒水溶液質量比為1∶3.6~1∶4.2。

優(yōu)選的，所述步驟（3）中加熱均質處理是指：在67℃~74℃的環(huán)境下對溶液進行超聲攪拌45~50h；

所述透析處理是指：在室溫條件下，將加熱均質處理后的溶液放入到蛇皮式透析膜中用蒸餾水進行透析，每4~5h更換一次蒸餾水，透析共持續(xù)40~48h；

所述冰凍處理是指：將透析處理后的溶液置于零下5℃~零下20℃下放置，冷凍成冰塊；

所述抽吸凍干處理是指：用凍干機將冰塊進行在零下50℃~零下60℃，抽吸壓力≤0.7Pa下抽吸制得表面改性納米顆粒。

優(yōu)選的，所述步驟（3）制得的表面改性納米顆粒為白色膨松狀。

一種根據(jù)上述制備方法制備出的基于顆粒表面處理的水基納米液壓液。

優(yōu)選的，所述水基納米液壓液中表面改性納米顆粒的質量分數(shù)為0.5%~10%。