一种水基润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑材料技术领域，具体涉及一种水基润滑剂及其制备方法。

背景技术

随着超精密制造技术的快速发展与应用，使得高端精密装备中大量摩擦副间的距离缩短至纳米量级，而传统油基流体润滑剂在该尺度下会产生固化效应，因此需要采用高效的润滑剂来匹配和适应纳米尺度下的润滑工况。

近年来，水基润滑剂在机械润滑领域和生物润滑方面得到了迅速的发展，研究表明[Raviv U,Fluidity ofwater confinedto subnanometre films[J].Nature.2001,413(6851):51-54.]水分子在纳米尺度下依然具有良好的流动性。因此，随着超精密制造技术的发展，水基润滑在交通运输装备和超精密机械润滑技术中具有巨大应用潜力。但将纯水直接用做润滑材料仍存在以下技术问题：1纯水直接用作润滑材料存在运动粘度过低和蒸发损失大；2虽然碳基纳米材料用作水基润滑剂添加剂可以有效的提升润滑性能，然而纳米颗粒在纯水中的分散稳定性很差，极易聚集沉淀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水基润滑剂及其制备方法，以克服前述水作为润滑材料存在的运动粘度过低、蒸发损失大以及对碳基纳米颗粒分散稳定性差的技术问题。

本发明采用如下技术方案：

一种水基润滑添加剂，其特征在于，该水基润滑添加剂包括纯水、透明质酸钠、碳基纳米颗粒。

进一步的，所述纯水为二级水。例如，娃哈哈纯净水。

进一步的，所述透明质酸钠与纯水的质量比为0.5-0.9：100；例如，透明质酸钠与水的质量比为0.5:100、0.75:100、0.9:100。

进一步的，所述碳基纳米颗粒与纯水的质量比为0.10-0.20：100；例如，碳基纳米颗粒与纯水质量比为0.10：100、0.15:100或0.20:100。

进一步的，所述碳基纳米颗粒为碳纳米管，具体为管长5-15nm的羟基化多壁碳纳米管。

本发明提供一种水基润滑添加剂的制备方法，包括如下步骤：

将透明质酸钠加入到纯水中，常温下搅拌混合2-3h后得到水基基础液；再向上述水基基础液中加入碳基纳米颗粒，常温下搅拌混合14-16h，得到发明产物。

本发明的技术特点及有益效果：

本发明所述的一种水基润滑剂及其制备方法，与传统纳米尺度下直接采用纯水润滑相比，本发明产物用作水基润滑剂具有适宜的运动粘度；较低的蒸发损失，优异的润滑性能，可有效减少使用过程中的损耗，延长使用寿命；对纳米颗粒的分散性较好，在使用及储存过程中(～30天)不易产生纳米颗粒的聚集及沉降现象，可有效保持润滑体系的减摩效果。此外，本发明所涉及的制备过程具有无三废，工艺过程绿色简单，能耗低等特点。

附图说明

图1为摩擦系数曲线。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本发明权利要求的全部内容。

本发明以下实施例中：

羟基化的多壁碳纳米管是南京先丰纳米材料科技有限公司的产品(XFM05，CAS1333-86-4)。

透明质酸钠是江苏燕科生物工程有限公司的食品级透明质酸钠(纯度>99％)。

实施例1：

室温下，将400.00g哇哈哈纯净水和2.00g透明质酸钠加入到500mL三口烧瓶中，磁力搅拌2h，得到澄清溶液；随后向上述体系中加入0.40g的羟基化多壁碳纳米管，磁力搅拌14h后得到发明产物。

实施例2：

室温下，将400.00g哇哈哈纯净水和3.00g透明质酸钠加入到500mL三口烧瓶中，磁力搅拌2.5h，得到澄清溶液；随后向上述体系中加入0.80g的羟基化多壁碳纳米管，磁力搅拌15h后得到发明产物。

实施例3：

室温下，将400.00g哇哈哈纯净水和3.60g透明质酸钠加入到500mL三口烧瓶中，磁力搅拌3h，得到澄清溶液；随后向上述体系中加入0.60g的羟基化多壁碳纳米管，磁力搅拌16h后得到发明产物。

对比例1:

哇哈哈纯净水作为对比例1。

对比例2：室温下，将400.00g哇哈哈纯净水和3.00g透明质酸钠加入到500mL三口烧瓶中，磁力搅拌2.5h，得到澄清溶液对比产物2。

对比例3：室温下，将400.00g哇哈哈纯净水和0.40g的羟基化多壁碳纳米管加入到500mL三口烧瓶中，磁力搅拌14h后得到对比产物3。

对比例3纳米碳管在水中不会均匀分散，属于完全不相溶的两相，溶解度为0，无法进行摩擦特性试验。

对比例4：

室温下，将400.00g哇哈哈纯净水和4.00g透明质酸钠加入到500mL三口烧瓶中，磁力搅拌3h，得到凝胶，已不属于32号基础液产品，不属于水基润滑剂。

对实施例1-3所得发明产物及对比例1-3所得对比产物的运动粘度、蒸发(水)损失、纳米颗粒的分散稳定性进行考察。其中运动粘度的测定：NB/SH/T 0870-2020斯塔宾格黏度计法。蒸发(水)损失：将300mL样品装入高耐热型无嘴烧杯中(容积为400mL，从内低中心测量其高度约为127mm，在中段测得的内径约为70mm)，将烧杯放入60℃恒温油浴中，静置2小时后观察蒸发量。纳米颗粒的分散稳定性：避光，常温静置观察。试验结果见表1。

表1实施例1-3及对比例1-3的运动粘度、蒸发损失及对纳米颗粒的分散稳定性

由实施例1-3与对比例1-2比较可知，纯水(对比例1)的运动粘度较低，仅为2.06mm

由实施例1-3与对比例3比较可知，实施例1-3所得发明产物中的纳米减摩颗粒的分散稳定性均大于30天，对比例3所得产物分散稳定性小于15分钟，实施例1-3中的纳米减摩颗粒的分散稳定性远大于对比例3。说明纳米减摩颗粒在纯水中的分散稳定性极差，会在15min内出现聚集沉降，适量加入透明质酸钠可大大提高纳米减摩颗粒在水中的分散稳定性。

由实施例1-3与对比例4比较可知，实施例1-3在加入0.5-0.9％的透明质酸钠后仍为澄清溶液，对比例4加入1.0％透明质酸钠后为凝胶，说明透明质酸钠的添加量并不是越多越好，有一个合适的范围。

采用TE77长行程高频往复摩擦试验机(英国PLINT公司)对实施例1-3产物与对比例1-2进行摩擦性能评价，试验条件：温度30℃，载荷30N，时间30min，频率10Hz。测试结果详见图1。

由图1的摩擦系数曲线可知，对比例1(纯水)的摩擦系数快速上升并超过0.45，然后摩擦系数迅速下降并维持在0.15左右；对比例2在纯水中加入透明质酸钠的摩擦系数与纯水接近，说明透明质酸钠并不能改善纯水的减摩性能；实施例1、实施例2和实施例3产物的摩擦系数均小于0.1且摩擦曲线均比较平稳，相比纯水，减摩性能得到显著改善。

本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。