一种具备超润滑性能的水基润滑剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于润滑材料技术领域，具体涉及一种具备超润滑性能的水基润滑剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]当今，伴随着世界能源的过度开发和大量消耗，如何高效持久地在工业生产和日常生活中利用有限的能源已经成为各界关注的问题。据统计，全球消耗在摩擦磨损过程中的能源约占总体的1/3至1/2。并且由于目前使用的润滑剂绝大多数是以矿物油和合成油为基础油加以改进，在生产和制造过程中会对环境有很大的破坏。此外，由于其本身的易燃易爆、不易清洗等性质，在实际应用过程中有很大的局限。因此，以水作为基底开发高效、稳定的润滑剂已成为当今的研究热点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，针对现有的技术不足，提供一种具备超润滑性能的水基润滑剂及其制备方法。
[0004]一种具备超润滑性能的水基润滑剂，由5 % -70wt %的聚醚和30_95wt %的水组成。
[0005]所述聚醚的分子量为100g/mol-5000g/mol。
[0006]所述聚醚的聚合单体为环氧烷类；所述环氧烷类为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的两种或两种以上。
[0007]所述聚醚由环氧烷类原料在催化剂和起始剂的作用下加聚反应制得。起始剂通常为含有至少一个羟基的多官能醇，包括二甘醇、正丁醇、甘油、蔗糖、丙二醇等；催化剂通常为强碱，也就是碱金属氢氧化物，一般可以选用氢氧化钾、氢氧化铯或氢氧化钠等。
[0008]在生产过程中，通过调整聚醚分子中环氧烷类的比例可以得到在水中不同溶解度的聚醚。通常情况下，环氧乙烷在聚醚中的比例越高，在水中的溶解度就越大。此外，分子量的降低和末端羟基比例的升高都可以增强在水中的溶解性。
[0009]所述聚醚为水溶性，室温下，在其质量百分比为5% -70%这个范围内可以与水互溶。
[0010]如上所述水基润滑剂的制备方法，包括以下步骤:
[0011 ] (I)将聚醚按5% -70%的质量分数加入水中，得到聚醚的水溶液；
[0012](2)用超声波处理，使聚醚与水完全互溶，得到所述水基润滑剂。
[0013]本发明的有益效果为:
[0014]本发明所需原料成本低廉、方便易得，操作过程简单，对环境无污染；制备的水基润滑剂在摩擦副经过短暂的跑和过程后能够有效地降低摩擦副相对运动时的摩擦系数，达到超润滑的范围(小于0.01)，较普通润滑剂的摩擦系数(0.08-0.1)而言，该润滑剂可以更好地减摩耐磨，操作简便，应用范围广，具有很大的实用价值。
【附图说明】
[0015]图1为实施例1制备的水基润滑液和常用基础油的摩擦系数随时间的变化曲线。
[0016]图2为实施例2制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线。
[0017]图3为实施例3制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线。
[0018]图4为实施例4制备的水基润滑液的摩擦系数随时间的变化曲线。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
[0020]针对按不同比例制备的水基润滑液，分别测定其摩擦系数，具体测定方法为:采用UMT3摩擦磨损试验机进行摩擦学实验。实验条件为:频率4Hz，载荷3N，行程3_，温度25°C，对磨材料为直径4mm的氮化硅球和氧化铝陶瓷片。采用往复模式进行I小时摩擦学实验。
[0021]实施例1
[0022]将聚醚按50%的质量分数加入水中，得到聚醚的水溶液，用超声波处理，使两相充分互溶，得到具备超润滑性能的水基润滑剂。
[0023]图1 (a)为上述制备的水基润滑剂的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可知，摩擦系数初始值大于0.1，经过短暂的跑和阶段，摩擦系数逐渐下降，最终能够稳定地维持在0.01以下，进入超滑阶段，表明该水基润滑剂具有实现超低摩擦系数的润滑能力。
[0024]图1 (b)为市场上常用基础油液体石蜡(25°C时粘度为26.7cP)的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可见，其摩擦系数大于0.1，经过短暂而又剧烈的跑和阶段，摩擦系数最后稳定在0.1，实验结果表明该基础油的摩擦系数较高。
[0025]实施例2
[0026]将聚醚按60%的质量分数加入水中，得到聚醚的水溶液，用超声波处理，使两相充分互溶，得到具备超润滑性能的水基润滑剂。
[0027]图2为上述制备的水基润滑剂的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可知，摩擦系数初始值大于0.1，经过短暂的跑和阶段，摩擦系数逐渐下降，最终能够稳定地维持在0.01以下，进入超滑阶段，表明该水基润滑剂具有实现超低摩擦系数的润滑能力。
[0028]实施例3
[0029]将聚醚按30%的质量分数加入水中，得到聚醚的水溶液，用超声波处理，使两相充分互溶，得到具备超润滑性能的水基润滑剂。
[0030]图3为上述制备的水基润滑剂的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可知，摩擦系数初始值大于0.1，经过短暂的跑和阶段，摩擦系数逐渐下降，最终能够稳定地维持在0.01以下，进入超滑阶段，表明该水基润滑剂具有实现超低摩擦系数的润滑能力。
[0031]实施例4
[0032]将聚醚按10%的质量分数加入水中，得到聚醚的水溶液，用超声波处理，使两相充分互溶，得到具备超润滑性能的水基润滑剂。
[0033]图4为上述制备的水基润滑剂的摩擦系数随时间的变化曲线，由图可知，摩擦系数初始值大于0.1，经过短暂的跑和阶段，摩擦系数逐渐下降，最终能够稳定地维持在0.01以下，进入超滑阶段，表明该水基润滑剂具有实现超低摩擦系数的润滑能力。
[0034]最后有必要说明的是，以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术内容基础上，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具备超润滑性能的水基润滑剂，其特征在于，由5 % -70wt %的聚醚和30-95wt%的水组成。2.根据权利要求1所述的水基润滑剂，其特征在于，所述聚醚的分子量为100g/mol-5000g/molο3.根据权利要求1所述的水基润滑剂，其特征在于，所述聚醚的聚合单体为环氧烷类。4.根据权利要求3所述的水基润滑剂，其特征在于，所述环氧烷类为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的两种或两种以上。5.权利要求1-4任一项所述水基润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将聚醚按5%-70%的质量分数加入水中，得到聚醚的水溶液； (2)用超声波处理，使聚醚与水完全互溶，得到所述水基润滑剂。
【专利摘要】本发明公开了一种具备超润滑性能的水基润滑剂及其制备方法，属于润滑材料领域。所述水基润滑剂由5％-70wt％的聚醚和30-95wt％的水组成。其中，聚醚的分子量为100g/mol-5000g/mol，聚合单体为环氧烷类。水基润滑剂的制备方法为：将聚醚按5％-70％的质量分数加入水中，得到聚醚的水溶液；用超声波处理，使聚醚与水完全互溶，得到所述水基润滑剂。本发明的水基润滑剂操作方便、安全可靠；原材料成本低廉易得、环境友好无污染。使用本发明制备的水基润滑剂能够明显有效地降低摩擦副间的摩擦系数，使其降至0.01以下的超润滑范围，具有广泛的应用范围和巨大的实用价值。
【IPC分类】C10M177/00, C10M173/02
【公开号】CN105296132
【申请号】CN201510829761
【发明人】刘宇宏, 王鸿栋, 任婧, 雒建斌
【申请人】清华大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月25日