CN104479844A - 一种具有超低摩擦系数的水基润滑液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有超低摩擦系数的水基润滑液及其制备方法，属于润滑材料技术领域。所述水基润滑液是由去离子水、丙三醇、纳米金刚石按质量份6500～7500：2500～3500：0.5～5组成。本发明首先将丙三醇溶解于去离子水中，然后加入纳米金刚石粉末，并用超声波处理，使纳米金刚石分散均匀，制得上述具有超低摩擦系数的水基润滑液。本发明所用原料简单易得、成本低廉、绿色无污染；制备的水基润滑液能够大大降低摩擦副间的摩擦系数，使其降至0.01以内，应用范围广，具有很大的实用价值。

Description

一种具有超低摩擦系数的水基润滑液及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑材料技术领域，具体涉及一种具有超低摩擦系数的水基润滑液及其制备方法。

背景技术

如今，能源问题和环境问题相互交织，愈演愈烈，已经关系到人类是否可以长久健康地继续生活在地球之上。据统计，全球约1/3到1/2的能源被消耗在摩擦磨损过程中。而且，目前使用的润滑产品绝大多数是以矿物油或合成油为基础的，生产制造这些润滑油本身也会加剧环境的恶化。此外，这些润滑油的泄露更加会污染环境。

目前已有的水基润滑液中添加有多种添加剂，含有大量的磷、硫、硼等元素，对环境污染严重，而且这些水基润滑液所能达到的摩擦系数普遍在0.1左右，相对于传统的石化类润滑剂并没有多大优势。

如果能够找到一种对于环境没有污染的润滑介质，作用于摩擦副之间，大大降低其摩擦系数，减少磨损。这样，就能够同时有效缓解能源问题和环境问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种具有超低摩擦系数的水基润滑液及其制备方法。本发明利用实验室中常用的原料，制得一种具有超低摩擦系数的水基润滑液，所用原料简单易得、成本低廉、绿色无污染。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有超低摩擦系数的水基润滑液，由去离子水、丙三醇、纳米金刚石按质量份6500～7500：2500～3500：0.5～5组成。

进一步地，所述纳米金刚石是通过爆炸法制备的，其形状为圆球形或近似圆球形，粒径为5～15nm。

爆炸法制备纳米金刚石是成熟的现有技术，所得纳米金刚石表面具有大量含氧官能团，这些官能团起到两方面作用：首先，有利于纳米金刚石的分散，避免发生团聚现象，无需添加任何分散剂或表面活性剂，就可以达到极好的分散效果；其次，含氧官能团会吸附丙三醇，使纳米金刚石被丙三醇分子所包覆，从而大大降低产品的摩擦系数。

优选地，去离子水、丙三醇、纳米金刚石的质量份比为7000：3000：2。

上述具有超低摩擦系数的水基润滑液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丙三醇溶解于去离子水中，得到丙三醇水溶液；

(2)加入纳米金刚石，并用超声波处理，使纳米金刚石分散均匀。

本发明的有益效果：

本发明所用原料简单易得，成本低廉，不会造成环境污染，绿色环保；制备的水基润滑液能够大大降低摩擦副间的摩擦系数(小于0.01)，而普通润滑剂的摩擦系数为0.1左右，高端产品也只能达到0.08；产品应用范围广，具有很大的实用价值。

附图说明

图1为实施例1制备的水基润滑液和某高端商用汽车发动机润滑油的摩擦系数随时间的变化曲线，其中图(a)为实施例1制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线，图(b)为市场上某高端商用汽车发动机润滑油的摩擦系数随时间的变化曲线。

图2为实施例2制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线。

图3为实施例3制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线。

图4为实施例4制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

下述实施例所制备的水基润滑液，分别测定其摩擦系数，具体测定方法为：采用摩擦磨损测试仪(UMT-3，CETR)测定水基润滑液的摩擦系数，测量前对仪器进行校准，确保测量结果的准确性。测定条件为温度25℃、湿度40％RH。摩擦副分别为直径10mm的轴承钢球和轴承钢平面。在钢球和平面之间滴加30μL水基润滑液，球和平面之间的载荷为300g，球以0.15m/s的速度在平面上滑动。

实施例1

将30g丙三醇溶解于70g去离子水中，然后加入0.02g纳米金刚石粉末，并用超声波处理，使纳米金刚石分散均匀，得到水基润滑液。

图1(a)为上述制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可见，摩擦系数初始值大于0.1，然后不断下降，在经过一段时间的跑和之后，能够稳定地维持在0.01以下，表明该水基润滑液具有超低的摩擦系数。

图1(b)为市场上某高端商用汽车发动机润滑油的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可见，其摩擦系数初始值为0.08，然后缓慢升高，在经过一段时间的跑和之后，最后稳定在0.1，该高端商用汽车发动机润滑油的摩擦系数较高。

实施例2

将30g丙三醇溶解于70g去离子水中，然后加入0.01g纳米金刚石粉末，并用超声波处理，使纳米金刚石分散均匀，得到水基润滑液。

图2为上述制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可见，摩擦系数初始值大于0.1，然后不断下降，在经过一段时间的跑和之后，能够稳定地维持在0.01以下，表明该水基润滑液具有超低的摩擦系数。

实施例3

将25g丙三醇溶解于75g去离子水中，然后加入0.005g纳米金刚石粉末，并用超声波处理，使纳米金刚石分散均匀，得到水基润滑液。

图3为上述制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可见，摩擦系数初始值大于0.1，然后不断下降，在经过一段时间的跑和之后，能够稳定地维持在0.01以下，表明该水基润滑液具有超低的摩擦系数。

实施例4

将35g丙三醇溶解于65g去离子水中，然后加入0.05g纳米金刚石粉末，并用超声波处理，使纳米金刚石分散均匀，得到水基润滑液。

图4为上述制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可见，摩擦系数初始值大于0.1，然后不断下降，在经过一段时间的跑和之后，能够稳定地维持在0.01以下，表明该水基润滑液具有超低的摩擦系数。

最后有必要说明的是，以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术内容基础上，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有超低摩擦系数的水基润滑液，其特征在于，由去离子水、丙三醇、纳米金刚石按质量份6500～7500：2500～3500：0.5～5组成。

2.根据权利要求1所述的具有超低摩擦系数的水基润滑液，其特征在于，所述纳米金刚石是通过爆炸法制备的，其形状为圆球形或近似圆球形，粒径为5～15nm。

3.根据权利要求1所述的具有超低摩擦系数的水基润滑液，其特征在于，去离子水、丙三醇、纳米金刚石的质量份比为7000：3000：2。

4.权利要求1所述具有超低摩擦系数的水基润滑液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将丙三醇溶解于去离子水中，得到丙三醇水溶液；

(2)加入纳米金刚石，并用超声波处理，使纳米金刚石分散均匀。