CN110776988A - 一种机床加工用水基冷却液 - Google Patents
一种机床加工用水基冷却液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110776988A CN110776988A CN201910990943.6A CN201910990943A CN110776988A CN 110776988 A CN110776988 A CN 110776988A CN 201910990943 A CN201910990943 A CN 201910990943A CN 110776988 A CN110776988 A CN 110776988A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- water
- cooling liquid
- graphene
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M173/00—Lubricating compositions containing more than 10% water
- C10M173/02—Lubricating compositions containing more than 10% water not containing mineral or fatty oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/194—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
- C10M125/10—Metal oxides, hydroxides, carbonates or bicarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
- C10M125/22—Compounds containing sulfur, selenium or tellurium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/04—Elements
- C10M2201/041—Carbon; Graphite; Carbon black
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/06—Metal compounds
- C10M2201/062—Oxides; Hydroxides; Carbonates or bicarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/14—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions inorganic compounds surface treated with organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2207/02—Hydroxy compounds
- C10M2207/021—Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
- C10M2207/022—Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms containing at least two hydroxy groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
- C10M2209/104—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing two carbon atoms only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
- C10M2209/108—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups etherified
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2215/02—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
- C10M2215/04—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2215/08—Amides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2229/00—Organic macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2205/00, C10M2209/00, C10M2213/00, C10M2217/00, C10M2221/00 or C10M2225/00 as ingredients in lubricant compositions
- C10M2229/02—Unspecified siloxanes; Silicones
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及冷却液技术领域,具体涉及一种机床加工用水基冷却液,包括)石墨烯表面氧化、石墨烯磺化、纳米Al2O3改性、制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体和冷却液混合制备五个步骤;本发明与现有的冷却液相比通过将制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体作为添加剂放入水基中,利用其石墨烯和纳米氧化铝极高的热传导性能,使得水基冷却液的冷却效果高于现有的水基、油基和乳液冷却液,而且纳米复合体中含有大量的磺化基团,能够使其在水中不团聚、不沉积;另外,利用石墨烯自身的润滑性能够一定程度上增加冷却液的润滑性,再通过其加入的乙二醇、丁醇聚氧乙烯醚、防锈剂和有机硅消泡剂还能增加冷却液的润滑、冷却、阻污和防起泡等性能。
Description
技术领域
本发明涉及冷却液技术领域,具体涉及一种机床加工用水基冷却液。
背景技术
机床在对工件进行车、铣、镗、钻的加工过程中,会使得刀具和工件的温度急剧上升,从而影响刀具的加工性能,加速刀具的磨损速度以及影响工件加工面的性质。因此,在机床加工过程中需要对刀具与工件的接触面处使用冷却液以达到降温的效果,从而延长刀具使用寿命和改善工件加工面的性质。
冷却液是一种复杂多组分体系,优良的冷却液应具有散热、润滑、防腐蚀、防冻、高沸点、防水垢和阻止起泡等功能。现有的冷却液主要分为水基、油基和乳液三种类型,其冷却效果分别为水基>乳液>油基,但是润滑性、防腐性等功能水基冷却液不如油基冷却液和乳液冷却液。现有的冷却液为了既具有较强的冷却效果,也有具有较高的润滑、防腐等效果,往往在冷却液中加入石墨烯、氧化铝、氮化硼和微硅粉等填料。
例如专利号为CN103666681A的发明公开一种强化传热的纳米冷却液,采用丙二醇作为基础液,配合多种复合添加剂,包括纳米氧化铝、乙醇助剂、稳定剂、消泡剂、缓蚀剂、防锈剂、去离子水。该发明虽然通过加入纳米氧化铝增强了基础液体的传热性能,使得冷却液的冷却性更佳,但是由于纳米氧化铝具有极高的比面积和比表面能,因此无论是在水基或者油基中都容易发生团聚现象而沉降。另外,仅通过加入纳米氧化铝虽然在一定程度上对冷却性有所提高,但是其润滑性、防腐性等性能仍然得不到较好的改善。因此,针对现有冷却液在机床加工过程中存在的不足,发明一种具有较好冷却性、润滑性和防腐性的冷却液是一项有待解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计了一种机床加工用水基冷却液,以解决现有机械加工用冷却液中纳米氧化铝易团聚沉淀和润滑性差的不足,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种机床加工用水基冷却液,包括如下制备步骤:
(1)石墨烯表面氧化:取重量份数为16~20份石墨烯放入其质量4~6倍强酸溶液中,升温至55℃搅拌3min后加入6~9份高锰酸钾,继续搅拌反应50min后取出,然后再用去离子水洗涤至中性,干燥备用;
(2)石墨烯磺化:将步骤(1)所得表面氧化后的石墨烯放入重量份数为100~300份去离子水中,再向去离子水中加入5~15份硫酸铵,超声分散20~30min,然后加热蒸发去除水分,最后将加热蒸发后剩下的固体混合物放入加热箱中,以氮气为保护气体,在150~220℃的温度处理1~2h,冷却至室温后备用;
(3)纳米Al2O3改性:取重量份数为36~44份十八烷基二甲基苄基氯化铵放入120~150份的去离子水中,搅拌溶解后再加入18~24份纳米Al2O3,然后超声处理30~40min,其超声波频率为:165~180kHz,然后取出干燥备用;
(4)制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体:取12~14份经步骤(2)所得的磺化石墨烯放入150~220份去离子水中,超声分散20~30min得A分散液,同时取55~60份经步骤(3)所得的改性纳米Al2O3放入300~400份去离子水中,超声分散40~50min得B浆料,然后将A分散液倒入B浆料中,并同时以600r/min的搅拌速度搅拌20min,直至出现上下分层,最后过滤、干燥得磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体备用;
(5)冷却液混合制备:取重量份数为14~32份经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入260~400份去离子中超声波分散20min后,再加入26~32份乙二醇、5~8份己烯基双硬脂酰胺、4~7份丁醇聚氧乙烯醚、2~4份防锈剂和1~2份有机硅消泡剂,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
优选地,所述步骤(1)中的强酸溶液由质量浓度为98%的浓硫酸和质量浓度为56%的浓硝酸按体积比2:1混合而成。
优选地,所述步骤(2)、步骤(4)和步骤(5)中的超声分散的频率均为45~60kHz。
优选地,所述步骤(3)中的纳米Al2O3的粒径为40~100nm。
优选地,所述步骤(5)中冷却液混合制备步骤为:取重量份数为25份经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入300份去离子中超声波分散20min后,再加入30份乙二醇、6份己烯基双硬脂酰胺、5份丁醇聚氧乙烯醚、3份防锈剂和1份有机硅消泡剂,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
优选地,所述防锈剂为羧酸胺盐类复合型环保防锈剂。
优选地,所述机床加工用水基冷却液使用时与去离子水按体积比1:1~20混合使用。
本发明的水基冷却液经过大量的实验研究发现,在强酸溶液中加入适量高锰酸钾后,能够将石墨烯表面氧化,产生大量的含氧官能团,然后将表面氧化后的石墨烯放入硫酸铵溶液中,经过超声分散后能够使得石墨烯表面的含氧官能团与硫酸铵溶液中的硫酸根相互吸引,然后再加热蒸发和隔氧高温处理使得石墨烯表面的含氧官能团还原形成磺酸基团。在表面枝接大量磺酸基团的石墨烯不仅具有了石墨烯原本具有的极好的润滑性和热传导性,而且还具有了磺酸基团的亲水性,能够在水中具有较好的分散性和水溶性。同时,将纳米氧化铝放入十八烷基二甲基苄基氯化铵溶液中超声处理,利用其纳米氧化铝自身的高比面积和吸附能力,使得超声处理后的纳米氧化铝表面具有一定的正电荷,然后将磺化后的石墨烯分散液和改性后的纳米氧化铝浆料混合,使得带有正电荷的纳米氧化铝与磺化后的石墨烯通过静电自组装法复合形成磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体,该磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体作为水基冷却液中的添加剂,能够充分利用纳米氧化铝和石墨烯的极强的传热性能,使得水基冷却液冷却效果极佳,还利用了石墨烯较好的自润滑性大大增加了冷却液的润滑效果,而且石墨烯经过磺化处理,使得整个磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体具有较好的水溶性和分散性,不易在溶液中团聚发生沉积,使得冷却性的性能和保质期都得到极大提升。
有益效果:本发明制备的机床加工用水基冷却液与现有的机床加工用相比,通过将制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体作为添加剂放入水基中,利用其石墨烯和纳米氧化铝极高的热传导性能,使得水基冷却液的冷却效果高于现有的水基、油基和乳液冷却液,而且纳米复合体中含有大量的磺化基团,能够使其在水中不团聚、不沉积;另外,利用石墨烯自身的润滑性能够一定程度上增加冷却液的润滑性,再通过其加入的乙二醇、丁醇聚氧乙烯醚、防锈剂和有机硅消泡剂还能增加冷却液的润滑、冷却、阻污和防起泡等性能。
具体实施方式
实施例1:
一种机床加工用水基冷却液,其制备步骤如下:
(1)石墨烯表面氧化:取18kg的石墨烯放入其质量90kg的强酸溶液中,升温至55℃搅拌3min后加入8kg的高锰酸钾,继续搅拌反应50min后取出,然后再用去离子水洗涤至中性,干燥备用;
(2)石墨烯磺化:将步骤(1)所得表面氧化后的石墨烯放入200L的去离子水中,再向去离子水中加入12kg的硫酸铵,以50kHz的频率超声分散25min,然后加热蒸发去除水分,最后将加热蒸发后剩下的固体混合物放入加热箱中,以氮气为保护气体,在200℃的温度处理2h,冷却至室温后备用;
(3)纳米Al2O3改性:取40kg的十八烷基二甲基苄基氯化铵放入120L的去离子水中,搅拌溶解后再加入22kg的纳米Al2O3,然后以频率为170kHz的超声分散处理40min,然后取出干燥备用;
(4)制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体:取13kg的经步骤(2)所得的磺化石墨烯放入200L去离子水中,以50kHz的频率超声分散30min得A分散液,同时取56kg经步骤(3)所得的改性纳米Al2O3放入320L的去离子水中,以50kHz的频率超声分散45min得B浆料,然后将A分散液倒入B浆料中,并同时以600r/min的搅拌速度搅拌20min,直至出现上下分层,最后过滤、干燥得磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体备用;
(5)冷却液混合制备:取28kg的经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入300L去离子中,以50kHz的频率超声波分散20min后,再加入30kg的乙二醇、6kg的己烯基双硬脂酰胺、5kg的丁醇聚氧乙烯醚、3Kg的羧酸铵盐类复合型防锈剂和1kg的有机硅消泡剂,升温至45℃,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
本实施例中的强酸溶液由质量浓度为98%的浓硫酸和质量浓度为56%的浓硝酸按体积比2:1混合而成;其纳米Al2O3的粒径为40~100nm。
实施例2:
一种机床加工用水基冷却液,其制备步骤如下:
(1)石墨烯表面氧化:取16kg的石墨烯放入其质量100kg的强酸溶液中,升温至55℃搅拌3min后加入9kg的高锰酸钾,继续搅拌反应50min后取出,然后再用去离子水洗涤至中性,干燥备用;
(2)石墨烯磺化:将步骤(1)所得表面氧化后的石墨烯放入100L的去离子水中,再向去离子水中加入6kg的硫酸铵,以45kHz的频率超声分散20min,然后加热蒸发去除水分,最后将加热蒸发后剩下的固体混合物放入加热箱中,以氮气为保护气体,在220℃的温度处理1.5h,冷却至室温后备用;
(3)纳米Al2O3改性:取36kg的十八烷基二甲基苄基氯化铵放入150L的去离子水中,搅拌溶解后再加入20kg的纳米Al2O3,然后以频率为180kHz的超声分散处理35min,然后取出干燥备用;
(4)制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体:取13kg的经步骤(2)所得的磺化石墨烯放入200L去离子水中,以50kHz的频率超声分散30min得A分散液,同时取56kg经步骤(3)所得的改性纳米Al2O3放入320L的去离子水中,以50kHz的频率超声分散45min得B浆料,然后将A分散液倒入B浆料中,并同时以600r/min的搅拌速度搅拌20min,直至出现上下分层,最后过滤、干燥得磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体备用;
(5)冷却液混合制备:取28kg的经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入300L去离子中,以50kHz的频率超声波分散20min后,再加入30kg的乙二醇、6kg的己烯基双硬脂酰胺、5kg的丁醇聚氧乙烯醚、3Kg的羧酸铵盐类复合型防锈剂和1kg的有机硅消泡剂,升温至45℃,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
本实施例中的强酸溶液由质量浓度为98%的浓硫酸和质量浓度为56%的浓硝酸按体积比2:1混合而成;其纳米Al2O3的粒径为40~100nm。
实施例3:
一种机床加工用水基冷却液,其制备步骤如下:
(1)石墨烯表面氧化:取18kg的石墨烯放入其质量90kg的强酸溶液中,升温至55℃搅拌3min后加入8kg的高锰酸钾,继续搅拌反应50min后取出,然后再用去离子水洗涤至中性,干燥备用;
(2)石墨烯磺化:将步骤(1)所得表面氧化后的石墨烯放入200L的去离子水中,再向去离子水中加入12kg的硫酸铵,以50kHz的频率超声分散25min,然后加热蒸发去除水分,最后将加热蒸发后剩下的固体混合物放入加热箱中,以氮气为保护气体,在200℃的温度处理2h,冷却至室温后备用;
(3)纳米Al2O3改性:取40kg的十八烷基二甲基苄基氯化铵放入120L的去离子水中,搅拌溶解后再加入22kg的纳米Al2O3,然后以频率为170kHz的超声分散处理40min,然后取出干燥备用;
(4)制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体:取14kg的经步骤(2)所得的磺化石墨烯放入160L去离子水中,以60kHz的频率超声分散30min得A分散液,同时取50kg经步骤(3)所得的改性纳米Al2O3放入400L的去离子水中,以60kHz的频率超声分散40min得B浆料,然后将A分散液倒入B浆料中,并同时以600r/min的搅拌速度搅拌20min,直至出现上下分层,最后过滤、干燥得磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体备用;
(5)冷却液混合制备:取28kg的经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入300L去离子中,以50kHz的频率超声波分散20min后,再加入30kg的乙二醇、6kg的己烯基双硬脂酰胺、5kg的丁醇聚氧乙烯醚、3Kg的羧酸铵盐类复合型防锈剂和1kg的有机硅消泡剂,升温至45℃,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
本实施例中的强酸溶液由质量浓度为98%的浓硫酸和质量浓度为56%的浓硝酸按体积比2:1混合而成;其纳米Al2O3的粒径为40~100nm。
实施例4:
一种机床加工用水基冷却液,其制备步骤如下:
(1)石墨烯表面氧化:取18kg的石墨烯放入其质量90kg的强酸溶液中,升温至55℃搅拌3min后加入8kg的高锰酸钾,继续搅拌反应50min后取出,然后再用去离子水洗涤至中性,干燥备用;
(2)石墨烯磺化:将步骤(1)所得表面氧化后的石墨烯放入200L的去离子水中,再向去离子水中加入12kg的硫酸铵,以50kHz的频率超声分散25min,然后加热蒸发去除水分,最后将加热蒸发后剩下的固体混合物放入加热箱中,以氮气为保护气体,在200℃的温度处理2h,冷却至室温后备用;
(3)纳米Al2O3改性:取40kg的十八烷基二甲基苄基氯化铵放入120L的去离子水中,搅拌溶解后再加入22kg的纳米Al2O3,然后以频率为170kHz的超声分散处理40min,然后取出干燥备用;
(4)制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体:取13kg的经步骤(2)所得的磺化石墨烯放入200L去离子水中,以50kHz的频率超声分散30min得A分散液,同时取56kg经步骤(3)所得的改性纳米Al2O3放入320L的去离子水中,以50kHz的频率超声分散45min得B浆料,然后将A分散液倒入B浆料中,并同时以600r/min的搅拌速度搅拌20min,直至出现上下分层,最后过滤、干燥得磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体备用;
(5)冷却液混合制备:取14kg的经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入280L去离子中,以50kHz的频率超声波分散20min后,再加入26kg的乙二醇、5kg的己烯基双硬脂酰胺、4kg的丁醇聚氧乙烯醚、2Kg的羧酸铵盐类复合型防锈剂和2kg的有机硅消泡剂,升温至45℃,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
本实施例中的强酸溶液由质量浓度为98%的浓硫酸和质量浓度为56%的浓硝酸按体积比2:1混合而成;其纳米Al2O3的粒径为40~100nm。
实施例5:
一种机床加工用水基冷却液,其制备步骤如下:
(1)石墨烯表面氧化:取20kg的石墨烯放入其质量110kg的强酸溶液中,升温至55℃搅拌3min后加入9kg的高锰酸钾,继续搅拌反应50min后取出,然后再用去离子水洗涤至中性,干燥备用;
(2)石墨烯磺化:将步骤(1)所得表面氧化后的石墨烯放入250L的去离子水中,再向去离子水中加入15kg的硫酸铵,以50kHz的频率超声分散25min,然后加热蒸发去除水分,最后将加热蒸发后剩下的固体混合物放入加热箱中,以氮气为保护气体,在150℃的温度处理2h,冷却至室温后备用;
(3)纳米Al2O3改性:取44kg的十八烷基二甲基苄基氯化铵放入120L的去离子水中,搅拌溶解后再加入20kg的纳米Al2O3,然后以频率为175kHz的超声分散处理35min,然后取出干燥备用;
(4)制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体:取13kg的经步骤(2)所得的磺化石墨烯放入200L去离子水中,以50kHz的频率超声分散30min得A分散液,同时取56kg经步骤(3)所得的改性纳米Al2O3放入320L的去离子水中,以50kHz的频率超声分散45min得B浆料,然后将A分散液倒入B浆料中,并同时以600r/min的搅拌速度搅拌20min,直至出现上下分层,最后过滤、干燥得磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体备用;
(5)冷却液混合制备:取32kg的经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入400L去离子中,以45kHz的频率超声波分散20min后,再加入28kg的乙二醇、5kg的己烯基双硬脂酰胺、4kg的丁醇聚氧乙烯醚、2Kg的羧酸铵盐类复合型防锈剂和1kg的有机硅消泡剂,升温至45℃,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
本实施例中的强酸溶液由质量浓度为98%的浓硫酸和质量浓度为56%的浓硝酸按体积比2:1混合而成;其纳米Al2O3的粒径为40~100nm。
对比组1:
对比组1与实施例1相比,省略步骤(1)和步骤(2),在步骤(4)中加入相同质量的石墨烯,除此之外的方法步骤均相同。
对比组2:
对比组1与实施例1相比,省略步骤(3),在步骤(4)中加入相同质量的纳米氧化铝,除此之外的方法步骤均相同。
对比组3:
对比组3与实施例1相比,省略步骤(3)和步骤(4),在步骤(5)中加入相同质量的磺化石墨烯,但不加入纳米氧化铝,除此之外的方法步骤均相同。
对比组4:
对比组4与实施例1相比,省略步骤(1)、步骤(2)和步骤(4),在步骤(5)中加入相同质量的经步骤(3)改性的纳米氧化铝,除此之外的方法步骤均相同。
对照组:上海剑胜润滑油有限公司制备的数控车床用防锈乳化油切削液。
为对比本发明制备的微乳化切削液的冷却性能的有益效果,对各实施例、对比组和对照组进行车削时的冷却性和钻孔时的冷却性的分别进行测试,并记录数据如下表1:
表1:
项目 | 车削温度/℃ | 加冷却液3s后车削温度/℃ | 钻孔温度/℃ | 加冷却液3s后钻孔温度/℃ |
实施例1 | 762 | 221 | 975 | 259 |
实施例2 | 760 | 238 | 978 | 248 |
实施例3 | 762 | 202 | 969 | 251 |
实施例4 | 764 | 219 | 972 | 256 |
实施例5 | 762 | 221 | 980 | 253 |
对比组1 | 760 | 279 | 973 | 329 |
对比组2 | 758 | 296 | 972 | 388 |
对比组3 | 761 | 364 | 970 | 404 |
对比组4 | 762 | 323 | 978 | 371 |
对照组 | 760 | 365 | 974 | 438 |
通过表1可以看出,本发明制备水基冷却液在其冷却性上有着极大提升,能够有效防止在机械加工过程中刀具因温度过高容易损坏。
为对比本发明制备的冷却液的润滑性和防腐性有益效果,按G3142-82的测定方法对各实施例、对比组和对照组进行最大无卡咬入负荷PB测量和按照GB/6144-2010对防腐性进行测试,并记录数据如表2:
表2:
项目 | 最大无卡咬入负荷P<sub>B</sub>/N | 35℃单片防锈性能 | 35℃叠片防锈性能 |
实施例1 | 1533 | >12h无锈迹 | >50h无锈迹 |
实施例2 | 1527 | >12h无锈迹 | >50h无锈迹 |
实施例3 | 1568 | >12h无锈迹 | >50h无锈迹 |
实施例4 | 1527 | >11h无锈迹 | >48h无锈迹 |
实施例5 | 1527 | >12h无锈迹 | >52h无锈迹 |
对比组1 | 1281 | >12h无锈迹 | >47h无锈迹 |
对比组2 | 1613 | >11h无锈迹 | >42h无锈迹 |
对比组3 | 1645 | >10h无锈迹 | >40h无锈迹 |
对比组4 | 943 | >11h无锈迹 | >41h无锈迹 |
对照组 | 1142 | >10h无锈迹 | >38h无锈迹 |
由表2可以看出,本发明制备的冷却液其最大无卡咬入负荷均大于对比组和对照组,因此其润滑性也大于对比组和对照组,另外其防锈性能与现有的冷却液相比,也有着一定的提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种机床加工用水基冷却液,其特征在于,包括如下制备步骤:
(1)石墨烯表面氧化:取重量份数为16~20份石墨烯放入其质量4~6倍强酸溶液中,升温至55℃搅拌3min后加入6~9份高锰酸钾,继续搅拌反应50min后取出,然后再用去离子水洗涤至中性,干燥备用;
(2)石墨烯磺化:将步骤(1)所得表面氧化后的石墨烯放入重量份数为100~300份的去离子水中,再向去离子水中加入5~15份硫酸铵,超声分散20~30min,然后加热蒸发去除水分,最后将加热蒸发后剩下的固体混合物放入加热箱中,以氮气为保护气体,在150~220℃的温度处理1~2h,冷却至室温后备用;
(3)纳米Al2O3改性:取重量份数为36~44份十八烷基二甲基苄基氯化铵放入120~150份去离子水中,搅拌溶解后再加入18~24份纳米Al2O3,然后超声处理30~40min,其超声波频率为:165~180kHz,然后取出干燥备用;
(4)制备磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体:取12~14份经步骤(2)所得的磺化石墨烯放入150~220份去离子水中,超声分散20~30min得A分散液,同时取55~60份经步骤(3)所得的改性纳米Al2O3放入300~400份去离子水中,超声分散40~50min得B浆料,然后将A分散液倒入B浆料中,并同时以600r/min的搅拌速度搅拌20min,直至出现上下分层,最后过滤、干燥得磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体备用;
(5)冷却液混合制备:取重量份数为14~32份经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入260~400份去离子中超声波分散20min后,再加入26~32份乙二醇、5~8份己烯基双硬脂酰胺、4~7份丁醇聚氧乙烯醚、2~4份防锈剂和1~2份有机硅消泡剂,升温至45℃,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
2.根据权利要求1所述的机床加工用水基冷却液,其特征在于:所述步骤(1)中的强酸溶液由质量浓度为98%的浓硫酸和质量浓度为56%的浓硝酸按体积比2:1混合而成。
3.根据权利要求1所述的机床加工用水基冷却液,其特征在于:所述步骤(2)、步骤(4)和步骤(5)中的超声分散的频率均为45~60kHz。
4.根据权利要求1所述的机床加工用水基冷却液,其特征在于:所述步骤(3)中的纳米Al2O3的粒径为40~100nm。
5.根据权利要求1所述的机床加工用水基冷却液,其特征在于:所述步骤(5)中冷却液混合制备步骤为:取重量份数为25份经步骤(4)制备的磺化石墨烯/Al2O3纳米复合体放入300份去离子中超声波分散20min后,再加入30份乙二醇、6份己烯基双硬脂酰胺、5份丁醇聚氧乙烯醚、3份防锈剂和1份有机硅消泡剂,升温至45℃,最后以1200r/min的速度搅拌至均匀即得水基冷却液。
6.根据权利要求1或5所述的机床加工用水基冷却液,其特征在于:所述防锈剂为羧酸胺盐类复合型环保防锈剂。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的机床加工用水基冷却液,其特征在于:所述机床加工用水基冷却液使用时与去离子水按体积比1:1~20混合使用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910990943.6A CN110776988A (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种机床加工用水基冷却液 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910990943.6A CN110776988A (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种机床加工用水基冷却液 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110776988A true CN110776988A (zh) | 2020-02-11 |
Family
ID=69385933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910990943.6A Withdrawn CN110776988A (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种机床加工用水基冷却液 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110776988A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115926878A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-04-07 | 滁州默尔新材料科技有限公司 | 一种高导热性的水溶性不锈钢切削液的制备工艺 |
-
2019
- 2019-10-18 CN CN201910990943.6A patent/CN110776988A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115926878A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-04-07 | 滁州默尔新材料科技有限公司 | 一种高导热性的水溶性不锈钢切削液的制备工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0487194B1 (en) | Corrosion-inhibited antifreeze/coolant composition containing aromatic carboxylic acid | |
CN104277902A (zh) | 一种重负荷金属加工全合成切削液及其制备方法与应用 | |
CN106281616A (zh) | 一种铝合金切削加工用长寿命低泡乳化液 | |
CN105670738A (zh) | 一种防锈乳化型金属切削液 | |
CN109652023B (zh) | 一种太阳能导热介质及制备方法 | |
CN110776988A (zh) | 一种机床加工用水基冷却液 | |
CN104560352A (zh) | 一种防锈效果显著分散性好的水基切削液及其制备方法 | |
CN104830492B (zh) | 切削液 | |
CN104311969B (zh) | 椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐气相防锈母粒及其制备方法和应用 | |
CN106590896A (zh) | 一种防锈防腐金属切削液及其制备方法 | |
CN110747036A (zh) | 一种金属加工用高品质微乳化切削液 | |
CN108441310B (zh) | 一种金属加工用半合成切削液及其制备方法 | |
CN110511811A (zh) | 一种光伏硅片水性切削液及其制备方法 | |
CN114958312B (zh) | 一种高效防腐冷却液添加剂的制备方法及成品 | |
CN113355150B (zh) | 一种微乳切削液及其制备方法和应用 | |
CN107057802B (zh) | 一种含有bola型表面活性剂的玻璃磨削液及制备方法和使用方法 | |
CN104560334A (zh) | 一种导热防锈性能优良的水基切削液及其制备方法 | |
CN112280608B (zh) | 纳米铜在切削液中的应用 | |
CN105925984B (zh) | 一种机械加工用去毛刺液及其制备方法 | |
CN104611118A (zh) | 铝及其合金水基切削液 | |
CN104560327A (zh) | 一种高渗透防腐性能优异的金属切削液及其制备方法 | |
CN105839117A (zh) | 一种水基型金属清洗剂及其制备方法 | |
CN105132111A (zh) | 一种切削液及其制备方法 | |
CN104560329A (zh) | 一种防锈防霉效果优良的金属切削液及其制备方法 | |
CN102260582A (zh) | 一种用于硅片的水基型线切割液 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200211 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |