一种高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂及其制备方法，属于金属塑性成形加工工艺中用润滑技术领域。按质量分数计，包括以下组分：石墨5％～10％、聚四氟乙烯乳液20％～25％、六方氮化硼0.1％～5％、羧甲基纤维素盐0.1％～10％、聚丙烯酰胺0.1％～10％、消泡剂0.1％～10％、润湿分散剂0.5％～1％、无水乙醇1％～15％、水余量。本发明专利技术通过在石墨中填充聚四氟乙烯,第一，改善聚四氟乙烯材料结构及其导热性能，使得摩擦界面产生的大量摩擦热迅速传递出去,保障了材料结构的稳定性；第二，增强聚四氟乙烯的强度，提高了材料耐磨性能；第三，还与聚四氟乙烯的转移膜机理有关，有利于聚四氟乙烯转移膜的形成，磨损类型发生变化。磨损类型发生变化。磨损类型发生变化。

【技术实现步骤摘要】
一种高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属塑性成形加工工艺中用润滑
，具体涉及一种高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前我国装备制造业已进入世界装备制造业大国行列，但与日本、欧美等制造业强国还存在一定差距。其中，金属成型加工工艺又是装备制造业发展的关键所在。而在金属塑性成形的过程中，摩擦是不可避免的，金属间的摩擦会导致剧烈的热效应和模具表面受损，从而影响金属制品表面质量和模具寿命，造成大量的材料与能源浪费，因此在实际加工过程中减少摩擦必不可少。在加工过程中使用润滑剂是降低摩擦的一种有效途径，选用合适的润滑剂来减少摩擦以提高表面质量，减缓磨损以提高模具的使用寿命。
[0003]传统工艺上多采用磷皂化润滑工艺对金属表面进行润滑，以达到减少摩擦的需求。然而磷皂化润滑工艺污染大，对环境造成了极大的危害，同时在石油资源逐渐匮乏、成本上升的情况下，石油基润滑剂越来越不符合企业生产的需求。对比油基润滑剂，水基润滑剂具有资源丰富、价格低廉、环保以及冷却性能好、不易燃烧等优势，符合可持续发展的形势，也是未来新型润滑剂的发展趋势。
[0004]但水剂又存在着润滑性不够、成膜性低、粘附能力差且容易被微生物污染而变质、腐败，影响其使用寿命等缺点，需要通过加入稠化剂、极压添加剂、分散剂、防锈剂、油性剂等对水进行适当的改性，满足实际生产需要。虽然在水剂中添加石墨颗粒，可以形成的稳定的分散液，在一定程度上改善水剂的摩擦学性能，但并未能解决金属塑性加工用的润滑剂普遍存在的润滑性能和耐磨性能差的缺陷。因此，开发一种润滑性能与耐磨性能都较好的金属塑性加工用功能化石墨/聚四氟乙烯润滑剂极具现实意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有石油基润滑剂环境不友好的缺陷，提供一种环保型且润滑性能良好的水基润滑剂，在保证水基润滑剂良好特性的同时，一定程度上提高润滑剂的分散性与粘附性，减少摩擦磨损对塑性成形加工过程的影响，另外还提出了该石墨润滑剂的制备方法，该制备方法在将制备的润滑剂主体试剂组分溶解后，再加入润滑剂助剂组份，以保证润滑主体良好的分散性和稳定性，提高水基润滑剂的使用性能。
[0006]本专利技术采取以下技术方案来实现：
[0007]一种高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂，按质量分数计，包括以下组分：
[0008]石墨5％～10％、聚四氟乙烯乳液20％～25％、六方氮化硼0.1％～5％、羧甲基纤维素盐0.1％～10％、聚丙烯酰胺0.1％～10％、消泡剂0.1％～10％、润湿分散剂0.5％～1％、无水乙醇1％～15％、水余量。
[0009]优选的，按质量分数计，还包括缓蚀剂0.1％～10％、氧化镁1％～5％、磷酸盐1％～4.5％。
[0010]更进一步的，上述润滑剂，按质量分数计，包括以下组分：石墨7％、聚四氟乙烯乳液22％、六方氮化硼1％、羧甲基纤维素盐1％、聚丙烯酰胺1％、磷酸盐4％、消泡剂1％、润湿分散剂0.8％、缓蚀剂1％、氧化镁2％、无水乙醇6％、余量水。
[0011]优选的，所述聚四氟乙烯乳液的浓度为15～25wt％；六方氮化硼的粒径为3～5μm。
[0012]优选的，所述消泡剂为甲基硅油、氨基硅油和聚醚类中的一种。
[0013]优选的，所述润湿分散剂为支链脂肪醇烷氧基化物。
[0014]优选的，所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾或者羧甲基纤维素铵中的一种。
[0015]优选的，所述磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢钠铵中的一种。
[0016]优选的，所述缓蚀剂为硼酸和钼酸钠中的一种。
[0017]上述润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1、按配比先将羧甲基纤维素盐、无水乙醇、去离子水搅拌混合；
[0019]S2、再按配比依次加入聚四氟乙烯乳液、六方氮化硼、氧化镁、聚丙烯酰胺、磷酸盐、缓蚀剂、润湿分散剂、消泡剂、石墨粉搅拌混合，制得石墨/聚四氟乙烯润滑剂。
[0020]优选的，在S1、S2中，搅拌次数均为3～5次；搅拌时间均为30～60min。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022](1)本专利技术利用石墨与聚四氟乙烯的协同作用，表现出了比纯聚四氟乙烯和纯石墨更低的摩擦系数，即石墨的加入降低了聚四氟乙烯的摩擦系数，对比于纯聚四氟乙烯润滑剂摩擦系数降低了0.4，对比于纯石墨润滑剂摩擦系数降低了0.6；
[0023](2)通过往石墨中填充聚四氟乙烯,改善了材料的结构及其导热性能，使得摩擦界面产生的大量摩擦热能够迅速传递出去,保障了材料结构的稳定性；
[0024](3)聚四氟乙烯有许多的团聚体，吸附在基体表面上，当垂直载荷向下时，二维结构中的强共价键和基体之间的弱范德华力将产生水平剪切应力，从而形成具有大表面积的柔性二维结构；基体的柔性二维结构可以将垂直方向上的载荷转移并驱动到另一个区域，从而使整个表面上的载荷小而均匀；
[0025](4)增强了聚四氟乙烯的强度，有利于材料耐磨性能的提高；
[0026](5)有利于聚四氟乙烯转移膜的形成，磨损类型发生变化，同时摩擦界面也有金属对磨塑料转变成塑料对磨塑料，磨损自然降低；
[0027](6)另外将润滑剂的主体试剂组分溶解后，在加入润滑剂助剂组份，保证润滑主体良好的分散性和稳定性，提高水基润滑剂的使用性能。
附图说明
[0028]图1为实施例1中石墨/聚四氟乙烯润滑剂的摩擦系数曲线图；
[0029]图2为对比例1中只添加聚四氟乙烯的润滑剂摩擦系数曲线图；
[0030]图3为对比例2中只添加石墨的润滑剂摩擦系数曲线图；
[0031]图4为本专利技术中石墨/聚四氟乙烯润滑剂的SEM图：
[0032]图5为本专利技术中不同润滑剂在涂层附着力性能测试图；其中(1)为石墨/聚四氟乙烯润滑剂在涂层附着力性能测试图；(2)为聚四氟乙烯润滑剂在涂层附着力性能测试图；(3)为石墨润滑剂在涂层附着力性能测试图；
[0033]图6为本专利技术在涂覆一个月后，石墨/聚四氟乙烯润滑剂涂层附着力性能测试图。
具体实施方式
[0034]为了对本专利技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。
[0035]实施例1
[0036]一种高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
[0037]S1、按配比将质量份数为1份的羧甲基纤维素钾与质量份数为6份的无水乙醇在水中进行搅拌混合溶解，溶解均匀后倒入烧杯中，搅拌次数为3
‑
5次，每次搅拌时间为30
‑
60min；
[0038]S2、再按配比依次加入质量份数为22份的聚四氟乙烯乳液、质量份数为1份数的六方氮化硼(粒径为3～5μm)、质量份数为2份的氧化镁、质量份数为1份的聚丙烯酰胺、质量份数为4份的磷酸二氢铵、质量份数为1份的钼酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂，其特征在于：按质量分数计，包括以下组分：石墨5％～10％、聚四氟乙烯乳液20％～25％、六方氮化硼0.1％～5％、羧甲基纤维素盐0.1％～10％、聚丙烯酰胺0.1％～10％、消泡剂0.1％～10％、润湿分散剂0.5％～1％、无水乙醇1％～15％、水余量。2.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于：按质量分数计，还包括缓蚀剂0.1％～10％、氧化镁1％～5％、磷酸盐1％～4.5％。3.根据权利要求1所述高润滑性的石墨/聚四氟乙烯润滑剂，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液浓度为15～25wt％；六方氮化硼的粒径为3～5μm。4.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，所述消泡剂为甲基硅油、氨基硅油和聚醚类中的一种。5.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，所述润湿分散剂为支链脂肪...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚红英，尤晋，刘尚保，赵江波，叶恒昌，张志强，兰毅，陈浩川，季文骏，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：