本發(fā)明涉及切削液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防銹微乳化切削液及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于納米微粒具有很多常規(guī)固體所不具備的性能，比如低熔點(diǎn)、高延展性、易擴(kuò)散等，使它的硬度、韌性、抗剪切度等也可能發(fā)生改變，這意味著通常情況下不能作為潤滑材料的固體顆粒，當(dāng)處于納米級別時(shí)有可能具有潤滑性能，并且很可能具有一些不同于傳統(tǒng)添加劑的邊界潤滑機(jī)理；其次納米潤滑油添加劑取代傳統(tǒng)的S、P、Cl等有機(jī)化合物極壓抗磨添加劑，可望解決S、P、Cl對基體金屬造成的腐蝕和帶來的環(huán)境問題；但是將納米粒子應(yīng)用于切削液中起減摩抗磨作用，也需要解決一些難題；
由于納米粒子比表面積大、表面能高，所以在溶劑中，尤其是在潤滑油這種非水介質(zhì)中，極易團(tuán)聚，假如納米粒子在潤滑油中團(tuán)聚成大的顆粒，就像油中有雜質(zhì)一樣反而會(huì)降低潤滑油的性能"同時(shí)，納米粒子的分散性和穩(wěn)定性是兩個(gè)密切相關(guān)而又相互獨(dú)立的因素，分散性好，穩(wěn)定性不一定好，另外，切削液一般使用在高溫、高壓工作環(huán)境下，切削液中本身處于懸浮狀態(tài)的膠體納米粒子在這樣的工作環(huán)境下極易破壞其穩(wěn)定性，從而發(fā)生團(tuán)聚和聚沉，最終使納米粒子失去抗磨性能；
納米銅粉作為油性切削液的添加劑可以有效的提高切削液的摩擦性能，但是納米銅粉在切削液基礎(chǔ)油中的穩(wěn)定性還有待于改善，所以，本研發(fā)明通過對碳納米管的表面改性，制備出碳納米管/納米銅復(fù)合切削液添加劑，以期在改善其在切削液中分散穩(wěn)定性的同時(shí)，達(dá)到提高切削液摩擦性能的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種防銹微乳化切削液及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種防銹微乳化切削液，它是由下述重量份的原料組成的：
氟化鈣1-2、異丙醇鋁2-3、磷酸三乙酸胺2-4、溴代十六烷0.4-1、四丁基溴化銨0.3-1、氫氧化銅6-7、10-15％的甲酸水溶液20-30、碳納米管4-5、甲基硅油50-60、十二烷基磺酸鈉3-4、水適量、均苯四酸二酐0.4-1、聚乙烯醇3-4、芐基三苯基氯化膦0.4-1、蓖麻油酸鋅1-2、蔗糖脂肪酸酯0.3-1、N-月桂酰肌氨酸鈉0.6-1、2-巰基苯并咪唑0.3-1。
一種所述的防銹微乳化切削液的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述氫氧化銅加入到其重量20-35倍的去離子水中，攪拌條件下滴加上述10-15％的甲酸水溶液，滴加完畢后升高溫度為80-85℃，保溫?cái)嚢柚了?，得甲酸化納米銅；
(2)將上述碳納米管加入到質(zhì)量比為3-4:1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的濃度為96-98％、硝酸的濃度為65-70％，送入117-120℃的恒溫油浴中，保溫?cái)嚢?00-120分鐘，出料冷卻，抽濾，將沉淀水洗4-5次，在70-80℃下真空干燥20-26小時(shí)，得純化碳納米管；
(3)將上述2-巰基苯并咪唑加入到其重量10-14倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為65-70℃，保溫?cái)嚢?0-30分鐘，加入上述芐基三苯基氯化膦，攪拌至常溫，加入上述純化碳納米管，升高溫度為87-90℃，保溫?cái)嚢?0-20分鐘，過濾，將沉淀水洗3-4次，常溫干燥，得改性純化碳納米管；
(4)將上述改性純化碳納米管加入到其重量80-100倍的、0.2-1mol/l的氫氧化鈉溶液中，超聲20-30分鐘，加入上述溴代十六烷、四丁基溴化銨，繼續(xù)超聲17-20分鐘，送入80-85℃的水浴中，保溫?cái)嚢?-9小時(shí)，出料，滴加氯仿，至沉淀不再改變，靜置分層，取下層溶液，加入其重量10-15％的無水乙醇，攪拌均勻后抽濾，將沉淀置于100-105℃的真空干燥箱中干燥完全，得酯化碳納米管；
(5)將上述異丙醇鋁加入到其重量17-20倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為60-70℃，保溫?cái)嚢?0-30分鐘，加入上述N-月桂酰肌氨酸鈉，攪拌至常溫，加入上述磷酸三乙酸胺、甲酸化納米銅，送入80-90℃的水浴中，保溫?cái)嚢?0-20分鐘，出料，與上述氟化鈣混合，攪拌至常溫，過濾，將沉淀水洗3-4次，在40-50℃下真空干燥1-2小時(shí)，得改性甲酸化納米銅；
(6)將上述酯化碳納米管、改性甲酸化納米銅混合，加入到上述甲基硅油 中，球磨10-13小時(shí)，送入190-200℃的油浴中，保溫?cái)嚢?7-30分鐘，出料冷卻，得極壓抗磨助劑；
(7)將上述極壓抗磨助劑與十二烷基磺酸鈉混合，加入到混合料重量1.3-2倍的去離子水中，攪拌均勻，加入剩余各原料，700-800轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-30分鐘，即得。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明通過先對碳納米管純化，使之接入羧基，然后通過取代反應(yīng)在酯基上接入長鏈烷烴分子，正是碳納米管表面的長鏈烷烴提供的空間位阻作用增強(qiáng)了碳納米管/納米銅復(fù)合微粒在甲基硅油中的分散穩(wěn)定性；經(jīng)羧基化再酯化的碳納米管表面含有大量缺陷、自由基、含氧官能團(tuán)等，表面吸附作用增強(qiáng)，將酯化后的碳納米管與甲酸銅混合球磨后，通過熱解，Cu2+會(huì)吸附于碳納米管表面，在碳納米管表面生成納米銅顆粒，加之酯化碳納米管長鏈烷烴的空間位阻作用，從而形成分散穩(wěn)定的碳納米管/納米銅極壓抗磨助劑；
由于納米銅粉具有較大的比表面積、表面能和活性，當(dāng)高活性的納米銅添加劑添加到甲基硅油后，納米銅顆粒在摩擦過程中與磨損表面相碰撞時(shí)，所產(chǎn)生的機(jī)械能大部分將轉(zhuǎn)化為熱能，納米銅顆粒吸熱后會(huì)團(tuán)聚成很小的小團(tuán)體，多個(gè)具有一定能量的小團(tuán)體最終將在磨損表面上形成一定厚度的保護(hù)膜，降低了磨損表面的剪切應(yīng)力和摩擦系數(shù)，此外，納米銅顆粒對磨損表面的凹凸起到一定的填補(bǔ)和修復(fù)的作用，相當(dāng)于傳統(tǒng)的磨屑起到的作用，而納米銅顆粒更小，這種作用效果也更加明顯，所以，含有適量納米銅粉的甲基硅油樣品的極壓性能可顯著提高；另外，由于碳納米管具有超強(qiáng)超韌性能，并且在受力時(shí)可通過出現(xiàn)五邊形和七邊形對來釋放應(yīng)力，所以碳納米管在潤滑液中滾動(dòng)，碳納米管起到了承載的作用，減少摩擦副的界面直接接觸，提高了切削液的的潤滑性能；本發(fā)明加入的芐基三苯基氯化膦、蓖麻油酸鋅等，可以有效的提高成品切削液防銹性能。
具體實(shí)施方式
一種防銹微乳化切削液，它是由下述重量份的原料組成的：
氟化鈣1、異丙醇鋁2、磷酸三乙酸胺2、溴代十六烷0.4、四丁基溴化銨0.3、氫氧化銅6、10％的甲酸水溶液20、碳納米管4、甲基硅油50、十二烷基磺酸鈉3、水適量、均苯四酸二酐0.4、聚乙烯醇3、芐基三苯基氯化膦0.4、蓖麻油酸鋅1、蔗糖脂肪酸酯0.3、N-月桂酰肌氨酸鈉0.6、2巰基苯并咪唑0.3。
一種所述的防銹微乳化切削液的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述氫氧化銅加入到其重量20倍的去離子水中，攪拌條件下滴加上述10％的甲酸水溶液，滴加完畢后升高溫度為80℃，保溫?cái)嚢柚了?，得甲酸化納米銅；
(2)將上述碳納米管加入到質(zhì)量比為3:1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的濃度為96％、硝酸的濃度為65％，送入117℃的恒溫油浴中，保溫?cái)嚢?00分鐘，出料冷卻，抽濾，將沉淀水洗4次，在70℃下真空干燥20小時(shí)，得純化碳納米管；
(3)將上述2巰基苯并咪唑加入到其重量10倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為65℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，加入上述芐基三苯基氯化膦，攪拌至常溫，加入上述純化碳納米管，升高溫度為87℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，過濾，將沉淀水洗3次，常溫干燥，得改性純化碳納米管；
(4)將上述改性純化碳納米管加入到其重量80倍的、0.2mol/l的氫氧化鈉溶液中，超聲20分鐘，加入上述溴代十六烷、四丁基溴化銨，繼續(xù)超聲17分鐘，送入80℃的水浴中，保溫?cái)嚢?小時(shí)，出料，滴加氯仿，至沉淀不再改變，靜置分層，取下層溶液，加入其重量10％的無水乙醇，攪拌均勻后抽濾，將沉淀置于100℃的真空干燥箱中干燥完全，得酯化碳納米管；
(5)將上述異丙醇鋁加入到其重量17倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為60℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，加入上述N月桂酰肌氨酸鈉，攪拌至常溫，加入上述磷酸三乙酸胺、甲酸化納米銅，送入80℃的水浴中，保溫?cái)嚢?0分鐘，出料，與上述氟化鈣混合，攪拌至常溫，過濾，將沉淀水洗3次，在40℃下真空干燥1小時(shí)，得改性甲酸化納米銅；
(6)將上述酯化碳納米管、改性甲酸化納米銅混合，加入到上述甲基硅油中，球磨10小時(shí)，送入190℃的油浴中，保溫?cái)嚢?7分鐘，出料冷卻，得極壓抗磨助劑；
(7)將上述極壓抗磨助劑與十二烷基磺酸鈉混合，加入到混合料重量1.3倍的去離子水中，攪拌均勻，加入剩余各原料，700轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，即得。
性能測試：