CN108251201B - 一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油及其制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：(1)将15‑25重量份1,2‑丙二醇、5‑15重量份甘油、0.03‑0.1重量份缓蚀添加剂、0.1‑0.5重量份硝酸钠、0.05‑0.25重量份分散剂加入75‑85重量份水中搅拌混合均匀，得到基础液；(2)将0.5‑3.5重量份石墨烯加入基础液中搅拌混合均匀即得。本发明用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油及其制备工艺，工艺简单，该冷却油具有低冰点、高沸点和冷却效果好等特点，且导热系数高，能够大幅度地提高其导热系数，能够还避免传统的打磨造成的粉尘四处飘散带来的现场工况差的问题，同时还可以在一定程度上降低打磨过程中产生的噪音。

Description

一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油及其制备工艺
技术领域
本发明涉及冷却油技术领域，尤其涉及一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油及其制备工艺。
背景技术
陶瓷，用陶土烧制的器皿叫陶器，用瓷土烧制的器皿叫瓷器。陶瓷则是陶器，炻器和瓷器的总称。凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料，经过配料、成型、干燥、焙烧等工艺流程制成的器物都可以叫陶瓷。人们把一种陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品叫陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。
陶与瓷的区别在于原料土的不同和温度的不同。在制陶的温度基础上再添火加温，陶就变成了瓷。陶器的烧制温度在800-1000度，瓷器则是用高岭土在1300-1400度的温度下烧制而成。陶瓷制品的品种繁多，它们之间的化学成分.矿物组成，物理性质，以及制造方法，常常互相接近交错，无明显的界限，而在应用上却有很大的区别。
特种陶瓷是随着现代电器，无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土，长石，石英，有的坯休也使用一些粘土或长石，然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料，制造工艺与性能要求也各不相同。
陶瓷打磨是通过将待打磨的陶瓷产品置于浸渍在冷却油或者水的环境中进行打磨，从而避免了传统的干磨造成的粉尘四处飘散带来的现场工况差的问题，同时置于水货冷却液中打磨还可以在一定程度上降低噪音。
发明内容
针对目前陶瓷打磨过程中存在的问题，提供一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油及其制备工艺。
技术方案：
一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将15-25重量份1,2-丙二醇、5-15重量份甘油、0.03-0.1重量份缓蚀添加剂、0.1-0.5重量份硝酸钠、0.05-0.25重量份分散剂加入75-85重量份水中搅拌混合均匀，得到基础液；
(2)将0.5-3.5重量份石墨烯加入基础液中搅拌混合均匀即得。
进一步地，一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将15-25重量份1,2-丙二醇、5-15重量份甘油、0.03-0.1重量份缓蚀添加剂、0.1-0.5重量份硝酸钠、0.05-0.25重量份分散剂加入75-85重量份水中以转速为400-800r/min搅拌20-40min混合均匀，得到基础液；
(2)将0.5-3.5重量份改性石墨烯加入基础液中以转速为400-800r/min搅拌20-40min混合均匀即得。
所述分散剂为蔗糖硬脂酸酯和/或蔗糖二月桂酸酯。作为优选，所述分散剂由55-65wt％蔗糖硬脂酸酯和35-45wt％蔗糖二月桂酸酯组成。
所述缓蚀添加剂为钼酸钠和/或苯甲酸钠。
石墨烯是一种有碳原子组成的二维材料，由于它二维结构的特殊性，使其具有质量轻且比表面积大等优点。除此之外，由于它拥有优异的电学性能、热学性能和机械强度以及一些独特的性能，如量子霍尔效应和量子隧道效应，使它成为目前非常具有应用前景的纳米材料。但石墨烯表面没有任何官能团，片与片之间较强的相互作用导致其容易堆叠，多片石墨烯放在一起时易形成多层石墨烯结构。这种堆叠的石墨烯结构不仅稳定性差，而且降低了石墨烯的比表面积，限制其界面的高效利用，从而影响了它在储能、催化、复合材料、电子器件等领域应用时的性能。除此之外，由于石墨烯既不亲水也不亲油，加之其结构稳定和化学惰性都阻碍了它的应用。因此，石墨烯的不稳定性及分散问题成为制约石墨烯性能进一步提升和应用领域的瓶颈。
所述改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入水中，所述氧化石墨烯与水的质量比为1：(150-250)，然后加入氨水超声分散40-80min，所述氧化石墨烯与氨水的质量比为1：(150-250)，离心分离，将沉淀干燥，得到氨水处理后的石墨烯；取5-15g氨水处理后的石墨烯、15-25g甲基蓝加入9000-11000g水中超声分散40-80min，然后加热至80-90℃，加入3-10g柠檬酸以转速为200-500r/min搅拌40-50h，离心分离，将沉淀干燥，即得改性石墨烯。
所述离心分离的转速为5000-8000r/min，时间为20-40min。
所述干燥的温度为70-90℃，时间为20-30h。
所述超声分散的超声功率为200-400W，超声频率为25-45kHz。
所述氨水的质量百分比浓度为10-30％。
一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油，采用上述工艺制备而成。
技术效果：
本发明用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油及其制备工艺，工艺简单，该冷却油具有低冰点、高沸点和冷却效果好等特点，且导热系数高，能够大幅度地提高其导热系数，能够还避免传统的打磨造成的粉尘四处飘散带来的现场工况差的问题，同时还可以在一定程度上降低打磨过程中产生的噪音。
具体实施方式
泡沫体积、泡沫消失时间：依据SH/T0521-1999测试。
冰点和沸点：依据SH/T0090-1991和SH/T0089-1991进行冰点和沸点测定。
导热系数：参照李夔宁、张继广、郭宁宁发表的论文《瞬态比较法测量液体导热系数》测定在25℃温度下用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的导热系数。
实施例中1,2-丙二醇，CAS号：57-55-6。
实施例中甘油，CAS号：56-81-5。
实施例中钼酸钠，CAS号：7631-95-0。
实施例中硝酸钠，CAS号：7631-99-4。
实施例中蔗糖硬脂酸酯，CAS号：25168-73-4。
实施例中蔗糖二月桂酸酯，CAS号：25915-57-5。
实施例中氧化石墨烯由北京德科岛金科技有限公司提供，厚度：0.55-1.2nm，直径：0.5-3μm，层数：1-5层。
实施例中甲基蓝，CAS号：28983-56-4。
实施例中柠檬酸，CAS号：77-92-9。
实施例1
用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将20重量份1,2-丙二醇、10重量份甘油、0.05重量份钼酸钠、0.2重量份硝酸钠、0.15重量份蔗糖硬脂酸酯加入80重量份去离子水中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，得到基础液；
(2)将2重量份石墨烯加入基础液中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，即得用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油。
实施例2
用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将20重量份1,2-丙二醇、10重量份甘油、0.05重量份钼酸钠、0.2重量份硝酸钠、0.15重量份蔗糖硬脂酸酯加入80重量份去离子水中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，得到基础液；
(2)将2重量份改性石墨烯加入基础液中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，即得用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油。
所述改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入去离子水中，所述氧化石墨烯与去离子水的质量比为1：200，然后加入氨水超声分散60min，所述氧化石墨烯与氨水的质量比为1：200，以转速为6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为80℃干燥25h，得到氨水处理后的石墨烯；取10g氨水处理后的石墨烯、20g甲基蓝加入10000g去离子水中超声分散60min得到分散液，然后将分散液加热至85℃，加入5.5g柠檬酸以转速为300r/min搅拌45h，以转速为6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为80℃干燥25h，即得改性石墨烯。其中，所述超声分散的超声功率为300W，超声频率为35kHz；所述氨水的质量百分比浓度为20％。
实施例3
用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将20重量份1,2-丙二醇、10重量份甘油、0.05重量份钼酸钠、0.2重量份硝酸钠、0.15重量份蔗糖硬脂酸酯加入80重量份去离子水中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，得到基础液；
(2)将2重量份改性石墨烯加入基础液中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，即得用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油。
所述改性石墨烯的制备方法为：取10g氧化石墨烯、20g甲基蓝加入10000g去离子水中超声分散60min得到分散液，然后将分散液加热至85℃，加入5.5g柠檬酸以转速为300r/min搅拌45h，以转速为6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为80℃干燥25h，即得改性石墨烯。其中，所述超声分散的超声功率为300W，超声频率为35kHz；所述氨水的质量百分比浓度为20％。
实施例4
用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将20重量份1,2-丙二醇、10重量份甘油、0.05重量份钼酸钠、0.2重量份硝酸钠、0.15重量份蔗糖二月桂酸酯加入80重量份去离子水中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，得到基础液；
(2)将2重量份改性石墨烯加入基础液中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，即得用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油。
所述改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入去离子水中，所述氧化石墨烯与去离子水的质量比为1：200，然后加入氨水超声分散60min，所述氧化石墨烯与氨水的质量比为1：200，以转速为6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为80℃干燥25h，得到氨水处理后的石墨烯；取10g氨水处理后的石墨烯、20g甲基蓝加入10000g去离子水中超声分散60min得到分散液，然后将分散液加热至85℃，加入5.5g柠檬酸以转速为300r/min搅拌45h，以转速为6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为80℃干燥25h，即得改性石墨烯。其中，所述超声分散的超声功率为300W，超声频率为35kHz；所述氨水的质量百分比浓度为20％。
实施例5
用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将20重量份1,2-丙二醇、10重量份甘油、0.05重量份钼酸钠、0.2重量份硝酸钠、0.09重量份蔗糖硬脂酸酯、0.06重量份蔗糖二月桂酸酯加入80重量份去离子水中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，得到基础液；
(2)将2重量份改性石墨烯加入基础液中以转速为600r/min搅拌30min混合均匀，即得用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油。用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油性能测试结果：泡沫体积为10mL，泡沫消失时间为0.2s，冰点为-46℃，沸点为155℃，导热系数为0.42W/(m·k)。
所述改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入去离子水中，所述氧化石墨烯与去离子水的质量比为1：200，然后加入氨水超声分散60min，所述氧化石墨烯与氨水的质量比为1：200，以转速为6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为80℃干燥25h，得到氨水处理后的石墨烯；取10g氨水处理后的石墨烯、20g甲基蓝加入10000g去离子水中超声分散60min得到分散液，然后将分散液加热至85℃，加入5.5g柠檬酸以转速为300r/min搅拌45h，以转速为6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为80℃干燥25h，即得改性石墨烯。其中，所述超声分散的超声功率为300W，超声频率为35kHz；所述氨水的质量百分比浓度为20％。
测试例1
对实施例1-4制备的用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油进行性能测试。具体结果见表1。
表1：测试结果表
Figure BDA0001544302910000061
Figure BDA0001544302910000071
本发明针对现有技术的以上缺陷或改进需求，实施例2通过对石墨烯进行改性，在石墨烯表面进行修饰，使其具有良好的分散性，用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油性能得到大幅度提升。

Claims (9)

1.一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将15-25重量份1,2-丙二醇、5-15重量份甘油、0.03-0.1重量份缓蚀添加剂、0.1-0.5重量份硝酸钠、0.05-0.25重量份分散剂加入75-85重量份水中以转速为400-800r/min搅拌20-40min混合均匀，得到基础液；
(2)将0.5-3.5重量份改性石墨烯加入基础液中以转速为400-800r/min搅拌20-40min混合均匀即得。
2.根据权利要求1所述用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于：所述分散剂为蔗糖硬脂酸酯和/或蔗糖二月桂酸酯。
3.根据权利要求1所述用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于：所述缓蚀添加剂为钼酸钠和/或苯甲酸钠。
4.根据权利要求1所述用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于：所述改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入水中，所述氧化石墨烯与水的质量比为1：(150-250)，然后加入氨水超声分散40-80min，所述氧化石墨烯与氨水的质量比为1：(150-250)，离心分离，将沉淀干燥，得到氨水处理后的石墨烯；取5-15g氨水处理后的石墨烯、15-25g甲基蓝加入9000-11000g水中超声分散40-80min，然后加热至80-90℃，加入3-10g柠檬酸以转速为200-500r/min搅拌40-50h，离心分离，将沉淀干燥，即得改性石墨烯。
5.根据权利要求4所述用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于：所述离心分离的转速为5000-8000r/min，时间为20-40min。
6.根据权利要求4所述用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于：所述干燥的温度为70-90℃，时间为20-30h。
7.根据权利要求4所述用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于：所述超声分散的超声功率为200-400W，超声频率为25-45kHz。
8.根据权利要求4所述用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油的制备工艺，其特征在于：所述氨水的质量百分比浓度为10-30％。
9.一种用于高强度陶瓷胚体打磨的冷却油，采用权利要求1-8中任一项所述工艺制备而成。
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