本發(fā)明涉及切削液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水基潤(rùn)滑切削液及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米二氧化硅因具有呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性及增稠性優(yōu)越，價(jià)格便宜，易制取等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于切削液中，以提高切削液的承載與防腐能力，納米二氧化硅的比表面積大，比表面能高，在切削液中容易發(fā)生團(tuán)聚而形成二次粒子，導(dǎo)致增強(qiáng)增韌的性能降低，同時(shí)其表面的羥基還強(qiáng)化了此種現(xiàn)象。因此，改善納米二氧化硅在切削液中的分散性是亟待解決的問(wèn)題；
增強(qiáng)納米二氧化硅在有機(jī)涂層中的分散性可以采用物理共混、化學(xué)接枝等方法。有的借助原位自由基聚合在納米二氧化硅表面接枝PS和PSMA，制得了雙親性納米二氧化硅，有的利用二甲基二氯硅烷干法工藝制備了分散性較好的納米二氧化硅，有的通過(guò)聚乙二醇和癸二酸在納米二氧化硅表面進(jìn)行縮聚反應(yīng)，改善了納米二氧化硅的分散性，有的利用“點(diǎn)擊”化學(xué)與RAFT及ATRP聚合相結(jié)合的方法在粒子表面接枝聚丙烯酰胺和聚苯乙烯，改善了粒子的分散性，目前的研究發(fā)現(xiàn)，表面接枝聚合物是改善納米二氧化硅分散性最有效的方法，但研究中多見(jiàn)發(fā)生接枝反應(yīng)的功能基只位于分子鏈的一端，對(duì)于分子鏈上含有多個(gè)功能基的報(bào)道很少；
本發(fā)明中首先制備分子鏈上含有多個(gè)炔基的苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物，然后改性納米二氧化硅使其表面引入多個(gè)疊氮基，最后利用簡(jiǎn)單、高效的“點(diǎn)擊”化學(xué)法在粒子表面接枝聚合物。聚合物分子鏈有多個(gè)點(diǎn)接枝到粒子表面，使得分子鏈“趴伏”在粒子表面，從而在不需要引入大量聚合物鏈的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的包覆，得到接枝密度高、分散性好的納米二氧化硅，增強(qiáng)其在切削液中的分散性；
研究表明，納米微粒作為切削液中的潤(rùn)滑添加劑使用時(shí)，可以起到特殊的減摩、抗磨和極壓作用，有的合成了油酸修飾二氧化鈦納米微粒，也具有很好的摩擦性能，而單分散納米二氧化硅粒度可控性好、分布范圍窄、分散性好、無(wú)毒無(wú)味，因此將其運(yùn)用于切削液中來(lái)提高其抗磨性能，是目前研究的一個(gè)重點(diǎn)。
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，提供一種水基潤(rùn)滑切削液及其制備方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種水基潤(rùn)滑切削液，它是由下述重量份的原料組成的：
聚磷酸銨2-3、雙乙酸鈉0.7-1、鄰苯二甲酸丁芐酯1-2、硫酸銅0.2-0.3、苯乙烯10-17、馬來(lái)酸酐3-4、過(guò)氧化苯甲酰0.1-0.2、納米二氧化硅5-7、丙炔醇1-2、氮化鈉0.4-1、氯化鋁0.6-1、司盤802-3、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.7-1、抗壞血酸鈉0.1-0.2、2，3-二甲基苯胺0.6-1、山梨醇酐單油酸酯3-4、芐基三苯基氯化膦1-2、硫酸亞錫0.6-1、山梨醇2-3、甲酰胺0.6-1。
一種所述的水基潤(rùn)滑切削液的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述雙乙酸鈉、馬來(lái)酸酐混合，加入到混合料重量7-10倍的去離子水中，攪拌均勻，加入甲酰胺，升高溫度為60-70℃，保溫?cái)嚢?0-30分鐘，得酰胺分散液；
(2)將上述苯乙烯、過(guò)氧化苯甲?；旌?，加入到混合料重量17-20倍的二甲基甲酰胺中，通入氮?dú)?，加入上述酰胺分散液，?0-80℃下保溫?cái)嚢?-5小時(shí)，出料，將產(chǎn)物加入到無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，過(guò)濾，真空干燥，得酸酐共聚物；
(3)將上述酸酐共聚物、丙炔醇混合，加入到混合料重量10-12倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，升高溫度為76-80℃，保溫?cái)嚢?0-40分鐘，減壓蒸餾除去液體，真空干燥，得預(yù)處理共聚物；
(4)將上述雙乙酸鈉加入到其重量6-8倍的去離子水中，攪拌均勻，加入山梨醇，在70-80℃下保溫?cái)嚢?0-15分鐘，得水分散液；
(5)將上述聚磷酸銨、納米二氧化硅、芐基三苯基氯化膦混合，加入到混合料重量30-40倍的無(wú)水乙醇中，超聲100-120分鐘，加入上述硅烷偶聯(lián)劑kh560，在87-90℃下保溫?cái)嚢?0-24小時(shí)，加入上述水分散液，攪拌均勻，抽濾，將沉淀真空干燥，得硅烷改性二氧化硅；
(6)取上述硅烷改性二氧化硅，加入到其重量30-40倍的二甲基甲酰胺中，加入上述2，3-二甲基苯胺，超聲100-110分鐘，加入上述氮化鈉、氯化鋁，在30-35℃下保溫?cái)嚢?0-25小時(shí)，抽濾，將沉淀水洗3-4次，真空干燥，得疊氮化二氧化硅；
(7)將上述抗壞血酸鈉、硫酸銅混合，加入到混合料重量18-20倍的去離子水中，攪拌均勻；
(8)將上述疊氮化二氧化硅、預(yù)處理共聚物、硫酸亞錫混合，加入到混合料重量30-40倍的二甲基甲酰胺中，通入氮?dú)?，加入上述抗壞血酸鈉、硫酸銅的混合水溶液，在80-85℃下保溫?cái)嚢?0-25小時(shí)，抽濾，將沉淀用去離子水、二甲基甲酰胺各洗滌4-5次，真空干燥，得疊氮化二氧化硅接枝共聚物；
(9)將上述疊氮化二氧化硅接枝共聚物與剩余各原料混合，加入到混合料重量10-14倍的去離子水中，500-1000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璺稚?0-40分鐘，即得所述切削液。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明首先利用普通自由基聚合的方式制備苯乙烯及馬來(lái)酸酐共聚物，再與丙炔醇反應(yīng)，在分子鏈上引入多個(gè)炔基，然后利用硅烷偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅，之后與疊氮化鈉反應(yīng)，在納米二氧化硅粒子表面引入多個(gè)疊氮基團(tuán)，最后將帶有多個(gè)炔基的分子鏈通過(guò)“點(diǎn)擊”化學(xué)接枝到納米二氧化硅表面，可以較迅速地與粒子表面周圍的疊氮基反應(yīng)，從而起到反應(yīng)自加速的作用，使得分子鏈“趴伏”在粒子表面，從而在不需要引入大量聚合物鏈的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的包覆，阻礙了納米粒子的團(tuán)聚，得到接枝密度高、分散性好的納米二氧化硅，增強(qiáng)其在切削液中的分散性，本發(fā)明的納米二氧化硅分子狀態(tài)呈三維鏈狀結(jié)構(gòu)，表面存在的不飽和殘鍵和不同鍵合狀態(tài)的羥基，使得其表面具有很高的表面活性，容易沉積到金屬摩擦表面上，在摩擦接觸面形成均勻的二氧化硅納米沉積膜，提高了切削液的潤(rùn)滑性；本發(fā)明的切削液防銹性、潤(rùn)滑性、防腐性好，綜合性能優(yōu)越。
具體實(shí)施方式
一種水基潤(rùn)滑切削液，它是由下述重量份的原料組成的：
聚磷酸銨2、雙乙酸鈉0.7、鄰苯二甲酸丁芐酯1、硫酸銅0.2、苯乙烯10、馬來(lái)酸酐3、過(guò)氧化苯甲酰0.1、納米二氧化硅5、丙炔醇1、氮化鈉0.4、氯化鋁0.6、司盤802、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.7、抗壞血酸鈉0.1、2，3二甲基苯胺0.6、山梨醇酐單油酸酯3、芐基三苯基氯化膦1、硫酸亞錫0.6、山梨醇2、甲酰胺0.6。
一種所述的水基潤(rùn)滑切削液的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述雙乙酸鈉、馬來(lái)酸酐混合，加入到混合料重量7倍的去離子水中，攪拌均勻，加入甲酰胺，升高溫度為60℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，得酰胺分散液；
(2)將上述苯乙烯、過(guò)氧化苯甲酰混合，加入到混合料重量17倍的二甲基甲酰胺中，通入氮?dú)?，加入上述酰胺分散液，?0℃下保溫?cái)嚢?小時(shí)，出料，將產(chǎn)物加入到無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，過(guò)濾，真空干燥，得酸酐共聚物；
(3)將上述酸酐共聚物、丙炔醇混合，加入到混合料重量10倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，升高溫度為76℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，減壓蒸餾除去液體，真空干燥，得預(yù)處理共聚物；
(4)將上述雙乙酸鈉加入到其重量6倍的去離子水中，攪拌均勻，加入山梨醇，在70℃下保溫?cái)嚢?0分鐘，得水分散液；
(5)將上述聚磷酸銨、納米二氧化硅、芐基三苯基氯化膦混合，加入到混合料重量30倍的無(wú)水乙醇中，超聲100分鐘，加入上述硅烷偶聯(lián)劑kh560，在87℃下保溫?cái)嚢?0小時(shí)，加入上述水分散液，攪拌均勻，抽濾，將沉淀真空干燥，得硅烷改性二氧化硅；
(6)取上述硅烷改性二氧化硅，加入到其重量30倍的二甲基甲酰胺中，加入上述2，3二甲基苯胺，超聲100分鐘，加入上述氮化鈉、氯化鋁，在30℃下保溫?cái)嚢?0小時(shí)，抽濾，將沉淀水洗3次，真空干燥，得疊氮化二氧化硅；
(7)將上述抗壞血酸鈉、硫酸銅混合，加入到混合料重量18倍的去離子水中，攪拌均勻；
(8)將上述疊氮化二氧化硅、預(yù)處理共聚物、硫酸亞錫混合，加入到混合料重量30倍的二甲基甲酰胺中，通入氮?dú)?，加入上述抗壞血酸鈉、硫酸銅的混合水溶液，在80℃下保溫?cái)嚢?0小時(shí)，抽濾，將沉淀用去離子水、二甲基甲酰胺各洗滌4次，真空干燥，得疊氮化二氧化硅接枝共聚物；
(9)將上述疊氮化二氧化硅接枝共聚物與剩余各原料混合，加入到混合料重量10倍的去離子水中，500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璺稚?0分鐘，即得所述切削液。
性能測(cè)試：