本发明属于化工领域，具体地说是一种聚乙烯吡咯烷酮修饰的石墨烯来增加水基切削液润滑性和导热性的方法。
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背景技术：
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石墨烯是近十年发展起来的一种单原子层呈二维网状结构的透明材料，其导电性、导热性、透光性好，机械强度好于现有的其他材料，被预为制作天梯的最佳材料。从2004年首次从实验得到石墨烯片层以来，其在生物、医学、光电材料、半导体和导体方面的应用得到了前所未有的发展，由于石墨烯存在着优异的性能，因此被人预为21世纪最重要的新型材料。目前，制备石墨烯的方法有机械剥离法、气相沉积法、外延生长法和氧化还原法。在这些方法中，氧化还原法具有制备过程简单和生产成本低的优势，被认为是最适合工业化生产的方法。现有的制备石墨烯的氧化还原法主要包括Hummers法、Brodie法和Standenmaier法。现在根据石墨烯应用对象的不同，对它采取的修饰方法也不尽相同，主要有共价键修饰和非共价键修饰。
经过这些年的快速发展，金属切削液可以分为油基和水基切削液，其中，油基切削液的主要成分是矿物油、植物油，而水基切削液主要是一些润滑添加剂、极压剂等各种添加剂。目前，切削液的发展方向就是水基切削液，因为其具备环保、清洁适用性广等优异特点。但水基切削液存在一个主要问题，那就是润滑性不够。因此，如何改善水基切削液的润滑性，已经成为一种需求。
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技术实现要素：
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本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种聚乙烯吡咯烷酮修饰的石墨烯来增加水基切削液润滑性和导热性的方法，利用石墨烯的润滑性和导热性，从而改善水基切削液的润滑性和导热性，整个过程简单、安全，成本低，周期短，且效果明显。
为实现上述目的设计一种聚乙烯吡咯烷酮修饰的石墨烯来增加水基切削液润滑性和导热性的方法，包括以下步骤，
1)石墨烯修饰聚乙烯吡咯烷酮的步骤：将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇，然后将石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，最后超声1-10小时；
2)对修饰上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分离的步骤：将步骤1)超声后的溶液在离心2000-8000rmp的转速下分离，除去底部沉淀物，取上面的溶液，再将上面的溶液离心1-4次除去里面不溶的石墨烯；
3)对分离后的石墨烯提纯的步骤：将步骤2)得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接着在离心2000-8000rmp的转速下去掉上面的清液；
4)将提纯后的石墨烯干燥的步骤：将石油醚提纯后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后即得到最后产物。
作为优选，步骤1)中，所述石墨粉为目数为8000的石墨粉。
作为优选，步骤1)中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20万。
作为优选，步骤1)中，先将聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇，乙醇浓度为10-30mg/ml，之后加入石墨粉，混合均匀，聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液浓度为40mg/ml。
本发明同现有技术相比，提供了一种聚乙烯吡咯烷酮修饰的石墨烯来增加水基切削液润滑性和导热性的方法，这种利用石墨烯来改善水基切削液润滑性和导热性的方法在具体的应用中为水基切削液解决润滑性不足的问题提供了一种方案，具体是以石墨粉为原料，采用非共价键修饰，以聚乙烯吡咯烷酮为修饰剂为的办法，其优势是能让不溶于水基金属切削液的石墨烯很好的溶解于各种水基金属切削液中，即，本发明特点是用聚乙烯吡咯烷酮非共价键修饰石墨烯让其能很好很稳定地溶解于水基切削液，然后利用石墨烯的润滑性和导热性，从而改善水基切削液的润滑性和导热性，其技术进步是显著的，整个实验过程简单、安全，成本低，周期短，且效果明显，值得推广应用。
[具体实施方式]
本发明提供了一种聚乙烯吡咯烷酮修饰的石墨烯来增加水基切削液润滑性和导热性的方法，包括以下步骤：1)一个将石墨烯修饰聚乙烯吡咯烷酮的步骤，将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇，然后将石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶于,最后超声1-10小时；2)一个对修饰上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分离的步骤，将超声后的溶液在离心2000-8000rmp的转速下分离，除去底部沉淀物，取上面的溶液，再将上面的溶液离心1-4次除去里面的不溶的石墨烯；3)一个对分离后的石墨烯提纯的步骤，将得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接着在离心2000-8000rmp的转速下去掉上面的清液；4)一个将提纯后的石墨烯干燥的过程，将石油醚提纯后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后产物。其中，原料石墨粉是目数为8000的石墨粉；聚乙烯吡咯烷酮分子量为200000；修饰聚乙烯吡咯烷酮的过程中，先将聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇，浓度为20mg/ml，之后加入石墨粉，混合均匀，浓度为40mg/ml。在用石油醚提纯的过程中，石油醚的浓度不应太高，太高了聚乙烯吡咯烷酮提纯效果不佳。同时浓度也不能太低，太低的话无法提纯。
本发明利用石墨烯来增加水基切削液润滑性和导热性，现有的水基金属切削液由于其自身的成分组成，润滑性于油基切削液相比在各种具体的应用中润滑性不能满足要求，容易造成相互摩擦工件之间表面存在很大的磨损。水基金属切削液中增加润滑性的方法有主要就是添加各种润滑剂，主要就是一些合成的高聚合物，但由于这些高聚合物本身的属性，改善程度还是不能满足要求。石墨烯由于其自身独特的结构使其自身具有很好的润滑性和导热性，因此利用石墨烯来改善水基金属切削液润滑性是一个值得尝试的新方法。以聚乙烯吡咯烷酮修饰的石墨烯改善水基金属切削液润滑性的方法，其优点就是操作简单、安全，周期短，成本低，而且效果好。
下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明：
实施例1
(1)石墨烯修饰聚乙烯吡咯烷酮
将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇浓度为10mg/ml，然后将石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，浓度为40mg/ml，最后超声1-10小时，石墨粉为目数为8000的石墨粉，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20万。
(2)修饰上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分离
将超声后的溶液在离心2000-8000rmp的转速下分离，除去底部沉淀物，取上面的溶液。再将上面的溶液离心1-4次除去里面的不溶的石墨烯。
(3)对分离后的石墨烯提纯
将得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接着在离心2000-8000rmp的转速下去掉上面的清液。
(4)将提纯后的石墨烯干燥
将石油醚提纯后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后产物。
实施例2
(1)石墨烯修饰聚乙烯吡咯烷酮
将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇浓度为20mg/ml，然后将石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，浓度为40mg/ml，最后超声1-10小时。
(2)修饰上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分离
将超声后的溶液在离心2000-8000rmp的转速下分离，除去底部沉淀物，取上面的溶液。再将上面的溶液离心1-4次除去里面的不溶的石墨烯。
(3)对分离后的石墨烯提纯
将得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接着在离心2000-8000rmp的转速下去掉上面的清液。
(4)将提纯后的石墨烯干燥
将石油醚提纯后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后产物。
实施例3
(1)石墨烯修饰聚乙烯吡咯烷酮
将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇浓度为30mg/ml，然后将石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，浓度为40mg/ml，最后超声1-10小时，石墨粉为目数为8000的石墨粉，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20万。
(2)修饰上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分离
将超声后的溶液在离心2000-8000rmp的转速下分离，除去底部沉淀物，取上面的溶液。再将上面的溶液离心1-4次除去里面的不溶的石墨烯。
(3)对分离后的石墨烯提纯
将得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接着在离心2000-8000rmp的转速下去掉上面的清液。
(4)将提纯后的石墨烯干燥
将石油醚提纯后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后产物。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。