CN103060066B

CN103060066B - 一种微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂

Info

Publication number: CN103060066B
Application number: CN201310032928.3A
Authority: CN
Inventors: 田雪梅; 乔红斌; 邹李华; 吴胜华; 古绪鹏; 章昌华; 杨建国; 郑祎群
Original assignee: Anhui University of Technology AHUT
Current assignee: Anhui University of Technology AHUT
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: CN103060066A

Abstract

本发明提供了一种微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂，属于干膜润滑剂制备技术领域。该干膜润滑剂由固体润滑剂、耐磨添加剂、分散剂、抗氧化剂以及粘结基体组成，其中所述的固体润滑剂为利用微胶囊技术，采用油相分离法，以具有特殊功能的半合成高分子材料作为壁材在液体分散介质中制得的微胶囊化二硫化钨微粒。本发明与现有技术相比，具有如下优点：利用微胶囊化纳米二硫化钨微粒制备干膜润滑剂，具有优异的分散稳定性和摩擦磨损性能；同时，经过微胶囊化处理的纳米二硫化钨微粒能填平摩擦表面凹陷处，可及时填补磨损部位，具有自修复功能，使摩擦表面始终处于较为平整的状态，提高对偶面的减摩抗磨能力。

Description

一种微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂

技术领域

本发明涉及一种干膜润滑剂及其制备方法，特别涉及一种二硫化钨干膜润滑剂及其制备方法。

背景技术

干膜润滑技术是借助于粘结剂，将固体润滑剂、耐磨添加剂以及其它填料等牢固地粘结在运动摩擦表面上起润滑减磨防护作用的一种技术，可采用喷涂、刷涂、浸涂等形式涂覆于摩擦表面固化成膜，所成的膜材料被称为干膜润滑剂。干膜润滑剂可与润滑油、脂、膏等配合，已广泛应用于航空航天、机械、电子、化工、船舶等工业部门的摩擦零件及需要适当防护的部件上。

新型固体润滑材料二硫化钨(WS₂)在真空和空气气氛中均具有优异的耐高温、抗氧化性能，摩擦磨损性能优异。已见报道兰州物理研究所赵云平将纳米球形WS₂颗粒应用于干膜润滑剂的改性研究中。但由于WS₂超细颗粒具有密度高、尺寸小、比表面能高等特点，添加常规的分散剂和表面活性剂不能解决在液体分散介质尤其是稀液中出现的沉降析出问题，大大限制WS₂的性能发挥。常见的固体润滑剂中，WS₂、二硫化钼和石墨的密度分别是7.5g/cm³、4.8g/cm³和2.1g/cm³，解决WS₂在分散介质中的悬浮稳定性对于发挥其摩擦磨损性能具有重要的意义。

专利CN101560432 A公开了一种二硫化钨基耐高温干膜润滑剂，其特征在于：该干膜润滑剂包括粘结剂、WS₂、聚四氟乙烯、耐磨填料、混合溶剂以及其它助剂等组分，承载能力强，适合在高转速情况下耐磨。专利CN101314745 A公开了一种二硫化钨润滑剂，该润滑剂主要包括了以下重量百分比含量的组分：固体二硫化钨5~15%、乙二醇单丁醚2~8%、6^#抽提溶剂油10~15%、甲基硅油1~3%、三氯乙烯15~25%、润滑油用基础油10~25%和液化石油气10~50%。该含有二硫化钨的液态润滑剂，适用于高温、真空和腐蚀环境，抗极压性能、防腐蚀性能以及抗辐射性能优异。专利CN1793304 A公开了一种用作减摩添加剂的二硫化钨纳米棒及其制备方法。其特征在于：采用球磨–溶剂热诱导工艺方法制备二硫化钨纳米棒，具有良好的化学稳定性和润滑减摩性能。但上述发明均未涉及到改善WS₂在低粘液体介质中的分散稳定性能。

专利CN101544403 A公开了一种微胶囊化钼酸盐的制备方法，其步骤如下：分别配制可溶性钼酸盐水溶液、可溶性金属盐水溶液，在20～80℃温度范围内，将可溶性金属盐的水溶液加入到可溶性钼酸盐水溶液中，pH控制在6～9，反应15min～1h；混合三聚氰胺与甲醛溶液，在pH=9～9.5，85℃时反应30min，制备出预聚体；将引发剂以及上述预聚体先后加入到反应产物中经反应、抽滤、洗涤、干燥后得到微胶囊化钼酸盐。专利CN101128118 A公开了一种包含微胶囊化精油的制剂，包含至少一种胶囊化的挥发性精油和非挥发性赋形剂的新型“绿色”农用制剂。文献显示的微胶囊技术并未见应用于干膜润滑添加剂中，尤其是密度较大的WS₂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有优异分散稳定性和摩擦磨

损性能的微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂，该干膜润滑剂由固体润滑剂、耐磨添加剂、分散剂、抗氧化剂以及粘结基体组成，所述的固体润滑剂选用微胶囊化纳米二硫化钨微粒，该二硫化钨微粒制备方法包括以下步骤：

（1）选用平均粒径为50~200nm的二硫化钨微粒；

（2）将壁材和液体介质混合、搅拌并加热升温至76～80℃，使壁材完全溶解于液体介质中，所述的壁材选用乙基纤维素、羧甲基纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素中的一种，所述的液体介质选用甘油、环己烷、甲醇、乙醇中的一种；

（3）然后加入硫代氨基脲和步骤（1）所述的二硫化钨微粒，超声波分散15~30min，使二硫化钨微粒均匀分散于步骤（2）形成的溶液中，随着温度自然降低，步骤（2）所述的壁材溶解度下降而以二硫化钨微粒为核凝聚析出，初步形成二硫化钨微胶囊；

（4）上述二硫化钨微胶囊冷却至室温后固化，最后过滤回收并用步骤（2）所述的液体介质洗涤，得到目标物二硫化钨微胶囊，将之室温下自然晾干备用。

进一步的，所述微胶囊化纳米二硫化钨微粒制备方法为：选用平均粒径为120nm的二硫化钨微粒；将羧甲基纤维素和环己烷等混合、搅拌并加热升温至76℃，使羧甲基纤维素完全溶解于环己烷中；后加入二硫化钨微粒和硫代氨基脲，超声波分散20min，使二硫化钨微粒均匀分散于上述溶液中，随着温度自然降低，羧甲基纤维素的溶解度下降而以二硫化钨微粒为核凝聚析出，初步形成二硫化钨微胶囊；冷却至室温后微胶囊固化，最后过滤回收二硫化钨微胶囊并用环己烷洗涤，室温下自然晾干备用。

本发明的科学原理：通过锚接剂对于无机小分子的配位作用，引入有机分子对于密度较大且与高分子相容性差的二硫化钨进行微胶囊化包覆，从而提高其在有机涂膜中的分散性能，保障充分发挥摩擦磨损性能。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、利用微胶囊化二硫化钨微粒制备干膜润滑剂，具有优异的分散稳定性和摩擦磨损性能；

2、经过微胶囊化处理的二硫化钨微粒能填平摩擦表面凹陷处，可及时填补磨损部位，具有自修复功能，使摩擦表面始终处于较为平整的状态，提高对偶面的减摩抗磨能力。

附图说明

图1为本发明微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂与普通二硫化钨干膜润滑剂沉降实验结果对比图。

图2为本发明微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂与普通二硫化钨干膜润滑剂磨损实验结果对比图。

图3为本发明微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂与普通二硫化钨干膜润滑剂涂膜磨损之后表面形貌扫描电镜对比图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明实施例1~3中干膜润滑剂与同等条件下制备的普通二硫化钨干膜润滑剂经过3000rpm离心10min后沉降质量百分率对比。此处沉降质量百分率指的是经过离心沉降后的颗粒质量与分散液中颗粒质量之比。实施例1~3中经过微胶囊化处理之后二硫化钨的干膜润滑剂其离心沉降率分别比未处理的干膜润滑剂下降79.9%，88.8%和88.9%。微胶囊化处理之后干膜润滑剂沉降率大致降为未处理的1/5以下。

图2为本发明实施例1~3中干膜润滑剂与同等条件下制备的普通二硫化钨干膜润滑剂气压喷涂固化形成的涂膜磨损质量对比。采用M-2000磨损试验机在环块接触条件下滑动速度200 r/min、载荷100 N试验40 min后，AISI 1045钢环经锌锰系磷化之后表面涂膜。实施例1~3中微胶囊化处理二硫化钨之后干膜润滑剂固化形成的涂膜磨损质量均有较大幅度的下降，分别降为未处理的磨损质量的57.0%，35.9%和54.3%。

图3为实施例1中干膜润滑剂与同等条件下制备的普通二硫化钨干膜润滑剂对应涂膜磨损之后表面形貌的扫描电镜图对比。（a）图片显示微胶囊处理之后二硫化钨与涂膜之间粘结性比较好，在磨损过程中不易发生由于疲劳或者微裂纹引发的整块脱落；而（b）图片显示片状的二硫化钨较易形成一定的聚集体，在磨损过程中缺陷部位不能形成有效涂膜，脱落面积较大，对应的磨损量也偏高。

以下结合实施例对本发明做进一步的描述，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

1.微胶囊化处理二硫化钨

选用平均粒径为50nm的二硫化钨微粒；将乙基纤维素和甘油等混合、搅拌并加热升温至80℃，使乙基纤维素完全溶解于甘油中；后加入二硫化钨微粒和硫代氨基脲，超声波分散20min，使二硫化钨微粒均匀分散于溶液中，随着温度自然降低，乙基纤维素的溶解度下降而以二硫化钨微粒为核凝聚析出，初步形成二硫化钨微胶囊；冷却至室温后微胶囊固化，最后过滤回收二硫化钨微胶囊并用甘油洗涤，室温下自然晾干备用。

2.制备微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂

干膜润滑剂以重量百分比计：微胶囊化纳米二硫化钨微粒25%；滑石粉2.5%；氧化铝2%；OP-10 5%；三氧化二锑0.5%；环氧酚醛树脂分散液65%。具体步骤如下：将OP-10分散于环氧酚醛树脂分散液中，待搅拌均匀后再依次添加微胶囊化纳米二硫化钨微粒、滑石粉、氧化铝、三氧化二锑，分别经过超声波、球磨分散之后，过滤封装后即可得到微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂。

实施例2

1.微胶囊化处理二硫化钨

选用平均粒径为120nm的二硫化钨微粒；将羧甲基纤维素和环己烷等混合、搅拌并加热升温至76℃，使羧甲基纤维素完全溶解于环己烷中；后加入二硫化钨微粒和硫代氨基脲，超声波分散20min，使二硫化钨微粒均匀分散于溶液中，随着温度自然降低，羧甲基纤维素的溶解度下降而以二硫化钨微粒为核凝聚析出，初步形成二硫化钨微胶囊；冷却至室温后微胶囊固化，最后过滤回收二硫化钨微胶囊并用环己烷洗涤，室温下自然晾干备用。

2.制备微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂

干膜润滑剂以重量百分比计：微胶囊化二硫化钨微粒23%；钛白粉5%；氧化锆3%；span-80 6%；氧化铅3%；环氧有机硅树脂分散液60%。具体步骤如下：将span-80分散于环氧有机硅树脂分散液中，待搅拌均匀后再依次添加微胶囊化二硫化钨微粒、钛白粉、氧化锆、氧化铅，分别经过超声波、球磨分散之后，过滤封装后即可得到微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂。

实施例3

1.微胶囊化处理二硫化钨

选用平均粒径为200nm的二硫化钨微粒；将邻苯二甲酸醋酸纤维素和乙醇等混合、搅拌并加热升温至80℃，使邻苯二甲酸醋酸纤维素完全溶解于乙醇中；后加入二硫化钨微粒和硫代氨基脲，超声波分散20min，使二硫化钨微粒均匀分散于溶液中，随着温度自然降低，邻苯二甲酸醋酸纤维素的溶解度下降而以二硫化钨微粒为核凝聚析出，初步形成二硫化钨微胶囊；冷却至室温后微胶囊固化，最后过滤回收二硫化钨微胶囊并用乙醇洗涤，室温下自然晾干备用。

2.制备微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂

干膜润滑剂以重量百分比计：微胶囊化二硫化钨微粒10%；氢氧化镁10%；tween-20 7%；三氧化二锑3%；聚酰胺酰亚胺树脂分散液70%。具体步骤如下：将tween-20分散于聚酰胺酰亚胺树脂分散液中，待搅拌均匀后再依次添加微胶囊化纳米二硫化钨微粒、氢氧化镁、三氧化二锑，分别经过超声波、球磨分散之后，过滤封装后即可得到微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂。

Claims

1.一种微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂，该干膜润滑剂由固体润滑剂、耐磨添加剂、分散剂、抗氧化剂以及粘结基体组成，其特征在于，所述的固体润滑剂选用微胶囊化纳米二硫化钨微粒，该二硫化钨微粒制备方法包括以下步骤：

（1）选用平均粒径为50~200nm的二硫化钨微粒；

2.如权利要求1所述的一种微胶囊化二硫化钨干膜润滑剂，其特征在于，所述微胶囊化纳米二硫化钨微粒的制备方法为：选用平均粒径为120nm的二硫化钨微粒；将羧甲基纤维素和环己烷混合、搅拌并加热升温至76℃，使羧甲基纤维素完全溶解于环己烷中；后加入二硫化钨微粒和硫代氨基脲，超声波分散20min，使二硫化钨微粒均匀分散于上述溶液中，随着温度自然降低，羧甲基纤维素的溶解度下降而以二硫化钨微粒为核凝聚析出，初步形成二硫化钨微胶囊；冷却至室温后微胶囊固化，最后过滤回收二硫化钨微胶囊并用环己烷洗涤，室温下自然晾干备用。