本發(fā)明屬于新型固體潤滑材料技術領域，具體涉及一種耐久性優(yōu)的納米固體潤滑膏及其制備方法。

背景技術：

工業(yè)上應用的大部分潤滑油和潤滑脂屬于礦物油基潤滑劑。由于潤滑劑本身化學性質(zhì)的原因，如果潤滑劑滲透到土壤和水，即使是在高度稀釋的濃度下，潤滑劑對環(huán)境也是有害的，將會產(chǎn)生致命的生態(tài)毒性效應。礦物油基產(chǎn)品的降解非常緩慢，且生物降解率低。在潤滑劑使用的許多場合，如森林用的鏈鋸使用的鏈鋸油和液壓系統(tǒng)使用的液壓油等，均會發(fā)生漏油的現(xiàn)象。因此，使用生態(tài)毒性較低的潤滑劑已經(jīng)得到了世界各國廣泛的共識。潤滑劑產(chǎn)品的開發(fā)，不僅要考慮使用性能，還要考慮其生態(tài)毒性。

環(huán)境友好納米固體潤滑膏是一種不含油、不含脂的環(huán)境友好型的潤滑劑。與傳統(tǒng)潤滑劑相比，其對環(huán)境的污染程度將大大改善。潤滑膏作為一種半流體潤滑劑具有潤滑油不可比擬的優(yōu)點，如潤滑膏的粘附性好，在工件表面形成的潤滑劑膜厚，潤滑性更好。潤滑膏使用方便，可多次對鋼件表面進行涂抹，使用時，將潤滑膏從塑料密封袋中擠出置于鋼件上，然后涂抹均勻，等溶劑揮發(fā)后，剩余的成膜物質(zhì)就會在鋼件表面形成一層固體潤滑膜，等固體潤滑膜在使用過程中發(fā)生磨損破裂，可再次對鋼件表面進行涂抹成膜，再次起到固體潤滑的作用。另外潤滑膏可以很方便地分散一些添加劑，這樣可改善潤滑膏的某些特定性能，如可以向潤滑膏中添加某種耐磨添加劑，使得固體潤滑膜的耐磨性將大大提升。

專利CN87106897.4提供的白色固體潤滑成膜膏，以礦油等為基礎油金屬皂為稠化劑，添加固體潤滑劑MCA和PTFE；助潤滑劑氟化稀土以及成膜劑和增粘劑等，經(jīng)高溫煉制而成。燒結(jié)負荷達6350～7850N。在摩擦過程中在金屬表面形成含油的固體潤滑膜，其特點是含有礦物油，在原有的油潤滑基礎上配合應用了固體潤滑。

同樣，專利CN200980141024.6提供的潤滑脂膏組合物，由相互沒有相溶性的非氟系基油和氟系基油形成的基油混合物中，含有脂肪族二羧酸與單酰胺單羧酸的復合金屬皂增稠劑以及氟樹脂粉末而得的。通過在非氟系基油中引入氟系基油，再在此基礎上引入氟樹脂，這樣提高其分散穩(wěn)定型，再進一步增稠制得。上述二專利均為含油膏體。

專利CN201410097600.4提供了一種用于鐵路輪軌的無油減磨成膜膏，原料組成包括二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯、氮化硼、氧化亞銅、三氧化二銻、環(huán)氧樹脂及其活性稀釋劑等。具有抗沖擊力強、高承載能力、粘溫性好且不隨季節(jié)和氣溫變化而影響使用的功效，對車輪輪緣和鋼軌側(cè)面的粘附性、耐磨性和延展性好，經(jīng)過車輪碾壓后能夠很快在鋼軌表面形成良好的連續(xù)成帶潤滑膜，具有良好的潤精長效性。該潤滑膏的特點是不含油脂，不足是仍然采用了溶劑分散型的環(huán)氧樹脂E-51及其活性稀釋劑6690，這二者之間配合使用，隨著時間的推移成膜物質(zhì)會固化交聯(lián)，直接導致潤滑膏劣化，使?jié)櫥嚅L期可用性能降低。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種耐久性優(yōu)的不含油脂的納米淺色固體潤滑膏及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下方案予以實現(xiàn)。

一種不含油脂的淺色固體潤滑膏，該潤滑膏包括以下重量份的組分：

所述復合分散液為丙烯酸樹脂與自干型有機硅樹脂的分散液復合物。

所述耐磨添加劑選自α-Al₂O₃、Pb₃O₄、空心玻璃微珠三者的復配物；所述α-Al₂O₃和Pb₃O₄，粒徑為30～100nm，二者質(zhì)量比為3～2:1；空心玻璃微珠粒徑在8～65μm，其抗壓強度大于60MPa。

所述抗氧化劑選用三氧化二銻。

所述聚四氟乙烯微粉的粒徑為Dv50(體積分布中50％所對應粒度)在2μm，熔點為320℃。

所述剪切觸變劑選用馬來酸酐酯化聚乙烯醇和二乙烯基苯交聯(lián)的丙烯酸十八烷基酯復配而成。

進一步的，所述復合分散液中的有機硅樹脂為自干型樹脂9801B，可耐熱500℃，固化溫度低、速度快、硬度更高而且漆膜不易返粘。

本發(fā)明同時提供了上述固體潤滑膏的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)復合分散液的制備：以重量份計，取25～40份丙烯酸樹脂加入到15～35份乙酸乙酯，在不斷攪拌的條件下加入15～20份正丁醇形成透明液體，再向分散液中添加25～35份有機硅樹脂，攪拌半小時后備用。

(2)耐磨添加劑的制備：采用納米α-Al₂O₃和納米Pb₃O₄復配之后添加空心玻璃微珠，硅烷偶聯(lián)劑KH550作改性處理之后再接枝環(huán)氧樹脂，具體包括如下三步：

a.以重量份計，稱取45～76份納米α-Al₂O₃、15～38份納米Pb₃O₄和20～30份空心玻璃微珠，將其置于XQM-6行星球磨機中研磨得耐磨添加劑原料備用；

b.硅烷偶聯(lián)劑改性：取上述a中研磨得到的耐磨添加劑原料16～34份溶于60～85份無水乙醇中，再向其中加入0.08～0.12份硅烷偶聯(lián)劑KH550，在沸點處冷凝回流反應5小時，離心洗滌3次，得改性納米粒子；

c.環(huán)氧樹脂接枝包覆：取8～17份上述步驟b制得的改性后的納米粒子與7～11份E-44環(huán)氧樹脂溶于43～67份無水乙醇中在沸點處冷凝回流反應5h，離心、洗滌3次，110℃下真空干燥6h，得耐磨添加劑。

(3)取上述步驟(1)制備好的復合分散液74～80份，向其中添加步驟(2)制得的耐磨添加劑5～10份以及三氧化二銻0.5～3份和聚四氟乙烯微粉14～19份，并研磨攪拌均勻。

(4)向上述步驟(3)所得產(chǎn)物中加入剪切觸變劑0.5～2份，繼續(xù)研磨攪拌，得到淺色固體潤滑膏。

所述剪切觸變劑的制備方法是：稱取45～55份馬來酸酐酯化聚乙烯醇和53～60份二乙烯基苯交聯(lián)的丙烯酸十八烷基酯，將其置于XQM-6行星球磨機中研磨制得。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下技術效果：

(1)本發(fā)明提供了一種環(huán)境友好納米固體潤滑膏，其不含油、不含脂；與傳統(tǒng)潤滑劑相比，其對環(huán)境的污染程度將大大改善。

(2)本發(fā)明通過乳化聚四氟乙烯配合耐磨添加劑，制得的淺色固體潤滑膏材料可在摩擦表面形成固體潤滑膜，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和摩擦磨損性能。

(3)本發(fā)明所制得的潤滑膏具有良好的耐久性效果，在經(jīng)過30天后，潤滑膏的表面性狀基本沒有發(fā)生變化。

(4)本發(fā)明所制得的固體潤滑膏可適應齒輪齒條等復雜接觸副的極壓潤滑，并能夠在機械運動過程中一直維持潤滑；尤其適用于航空航天、機械、電子、化工、船舶等工業(yè)部門的齒輪齒條等運動部件上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例2、3、4、6、7、8和對比例所制得的固體潤滑膏涂覆于鋼板表面所測得的平均摩擦系數(shù)對比圖。

圖2為本發(fā)明實施例2、3、4、6、7、8和對比例所制得的固體潤滑膏涂覆于鋼板表面所測得磨損質(zhì)量對比圖。

具體實施方式

實施例1

(1)復合分散液的制備

取25g丙烯酸樹脂加入到15g乙酸乙酯，在不斷攪拌的條件下加入15g正丁醇形成透明液體，再向分散液中添加25g有機硅樹脂,將其置于裝有電動拌器的250ml三口燒瓶中，開動攪拌器設置轉(zhuǎn)速為200rpm，攪拌半小時，得79.2g復合分散液備用；

(2)耐磨添加劑的制備

a.稱取4.5g納米α-Al₂O₃、1.5g納米Pb₃O₄和2g空心玻璃微珠，將其置于XQM-6行星球磨機中，將公轉(zhuǎn)速度調(diào)制150rpm，自轉(zhuǎn)速度調(diào)制500rpm，研磨4小時后取出，得耐磨添加劑7.4g原料備用。

b.硅烷偶聯(lián)劑改性：取上述a中研磨得到耐磨添加劑原料8g溶于30g無水乙醇中，向其中加入0.08g硅烷偶聯(lián)劑KH550，在沸點處冷凝回流反應5小時，離心洗滌3次，得7.8g改性納米粒子。

c.環(huán)氧樹脂接枝包覆：取7.8g上述步驟b制得的改性后的納米粒子與6.8gE-44環(huán)氧樹脂溶于41.9g無水乙醇中在沸點處冷凝回流反應5h，離心、洗滌3次，110℃下真空干燥6h，得13.7g耐磨添加劑；(其中E-44環(huán)氧樹脂只用于在耐磨添加劑表面形成與基體樹脂相容性更優(yōu)的膜層，對于膜固化性能并無影響)

(3)剪切觸變劑的制備

稱取4.5g馬來酸酐酯化聚乙烯醇和5.3g二乙烯基苯交聯(lián)的丙烯酸十八烷基酯，將其置于XQM-6行星球磨機中，將公轉(zhuǎn)速度調(diào)制160rpm，自轉(zhuǎn)速度調(diào)至600rpm，研磨4小時后取出，得剪切觸變劑9.5g備用。

實施例2

(1)取上述實施例1中步驟(1)制備好的復合分散液7.4g，向其中添加實施例1步驟(2)中所制得的耐磨添加劑0.5g、三氧化二銻0.05g和聚四氟乙烯微粉1.4g。將其置于XQM-6行星球磨機中，公轉(zhuǎn)速度調(diào)至150rpm，自轉(zhuǎn)速度調(diào)至650rpm，研磨5小時后取出，得9.1g產(chǎn)物備用；

(2)向步驟(1)產(chǎn)物中加入實施例1中步驟(3)所制得的剪切觸變劑0.05g，繼續(xù)研磨攪拌，得9.15g淺色固體潤滑膏。

實施例3

(1)取上述實施例1中步驟(1)制備好的復合分散液7.7g，向其中添加實施例1步驟(2)中所制得的耐磨添加劑0.7g、三氧化二銻0.15g和聚四氟乙烯微粉1.6g。將其置于XQM-6行星球磨機中，公轉(zhuǎn)速度調(diào)至150rpm；自轉(zhuǎn)速度調(diào)至650rpm，研磨5小時后取出，得9.8g產(chǎn)物備用；

(2)向步驟(1)產(chǎn)物中加入實施例1中步驟(3)所制得的剪切觸變劑0.1g，繼續(xù)研磨攪拌，得9.9g淺色固體潤滑膏。

實施例4

(1)取上述實施例1中步驟(1)制備好的復合分散液8g，向其中添加實施例1步驟(2)中所制得的耐磨添加劑1g、三氧化二銻0.3g和聚四氟乙烯微粉1.9g。將其置于XQM-6行星球磨機中，公轉(zhuǎn)速度調(diào)至150rpm，自轉(zhuǎn)速度調(diào)至650rpm，研磨5小時后取出，得10.5g產(chǎn)物備用；

(2)向步驟(1)產(chǎn)物中加入實施例1中步驟(3)所制得的剪切觸變劑0.2g，繼續(xù)研磨攪拌，得10.7g淺色固體潤滑膏。

實施例5

(1)復合分散液的制備方法同實施例1步驟(1),各組分的用量分別為:丙烯酸樹脂40g、乙酸乙酯35g、正丁醇20g和有機硅樹脂35g；

(2)耐磨添加劑的制備方法同實施例步驟(2)，各組分的用量分別為：α-Al₂O₃ 5g、Pb₃O₄2.5g、硅烷偶聯(lián)劑0.12g和空心玻璃微珠2.5g；

(3)剪切觸變劑的制備方法同實施例1步驟(3)，各組分用量分別為：馬來酸酐酯化聚乙烯醇5.5g和二乙烯基苯交聯(lián)的丙烯酸十八烷基酯6.0g。

實施例6

(1)取上述實施例5中步驟(1)制備好的復合分散液7.4g，向其中添加實施例5步驟(2)中所制得的耐磨添加劑0.5g、三氧化二銻0.05g和聚四氟乙烯微粉1.4g。將其置于XQM-6行星球磨機中，公轉(zhuǎn)速度調(diào)至150rpm，自轉(zhuǎn)速度調(diào)至650rpm，研磨5小時后取出，得9.2g產(chǎn)物備用；

(2)向步驟(1)產(chǎn)物中加入實施例5中步驟(3)所制得的剪切觸變劑0.05g，繼續(xù)研磨攪拌，得9.25g淺色固體潤滑膏。

實施例7

(1)取上述實施例5中步驟(1)制備好的復合分散液7.7g，向其中添加實施例5步驟(2)中所制得的耐磨添加劑0.7g、三氧化二銻0.15g和聚四氟乙烯微粉1.6g。將其置于XQM-6行星球磨機中，公轉(zhuǎn)速度調(diào)至150rpm，自轉(zhuǎn)速度調(diào)至650rpm，研磨5小時后取出，得9.9g產(chǎn)物備用；

(2)向步驟(1)產(chǎn)物中加入實施例5中步驟(3)所制得的剪切觸變劑0.1g，繼續(xù)研磨攪拌，得10g淺色固體潤滑膏。

實施例8

(1)取上述實施例5中步驟(1)制備好的復合分散液8g，向其中添加實施例5步驟(2)中所制得的耐磨添加劑1g、三氧化二銻0.3g和聚四氟乙烯微粉1.9g。將其置于XQM-6行星球磨機中，公轉(zhuǎn)速度調(diào)至150rpm；自轉(zhuǎn)速度調(diào)至650rpm，研磨5小時后取出，得10.4g產(chǎn)物備用；

(2)向步驟(1)產(chǎn)物中加入實施例5中步驟(3)所制得的剪切觸變劑0.2g，繼續(xù)研磨攪拌，得10.6g淺色固體潤滑膏。

對比例

取11g10^#瀝青，邊攪拌邊向其中加入5g二硫化鉬粉，再向其中加入2.5g6101環(huán)氧樹脂，最后向其中加入3.5g稠化38^#汽缸油?；旌暇鶆蚝髮⑵渲糜赬QM-6行星球磨機中，公轉(zhuǎn)速度調(diào)至150rpm；自轉(zhuǎn)速度調(diào)至650rpm，研磨5小時后取出，得17.9g固體潤滑膏；

將實施例2、3、4、6、7、8和對比例所制得的固體潤滑膏涂覆于處理過鋼板表面，待其成膜后,稱量基材(鋼片)和膜的總質(zhì)量。在載荷200N、速度20mm/s、測試行程10mm、測試時間300s的條件下，對涂覆有固體潤滑膏的鋼片進行摩擦磨損實驗，測得平均摩擦系數(shù)分別為：0.065、0.062、0.071、0.066、0.064、0.070和0.112，如圖1所示。磨損試驗完成后，將涂層的表面擦凈，測得的磨損量分別為：0.0045g、0.0031g、0.0048g、0.0043g、0.0033g、0.0046g和0.0078g，如圖2所示。

本發(fā)明不限于這里的上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。