一种高分散的改性纳米二硫化钼水基轧制液及其制备方法与流程

1.本发明涉及润滑技术领域，用于板带钢冷轧和热轧过程中的工艺润滑，其具体是一种高分散的改性纳米二硫化钼水基轧制液及其制备方法。


背景技术：

2.纳米材料应用于水基轧制液的制备，能有效改善水基轧制液的润滑效果，进一步缓解板带钢轧后表面质量缺陷，提高轧制效率。二硫化钼(mos2)纳米片作为一种二维层状纳米材料，具有较高的表面能，在润滑过程中易吸附到金属表面，形成保护性的低剪切润滑膜，具备良好的减摩抗磨效果。然而，未经改性的mos2纳米片在水基轧制液中极易发生团聚，严重影响了润滑效果。以往的研究中，通过在水基纳米轧制液中添加多种表面活性剂来提高其分散稳定性，所制备水基纳米轧制液由于润滑效果不佳，往往还需要添加油性剂和极压抗磨剂作为辅助。对于冷轧板带钢水基轧制液，上述表面活性剂、油性剂、极压抗磨剂等辅助性添加剂在轧制压力的作用下往往会与冷轧钢板表面发生相互作用，从而造成冷轧钢板表面的腐蚀问题、成品的清洁性问题和废液的排放问题。若能利用较为简单的成分，对mos2纳米片进行表面改性，获得一种成分单一且润滑性能优异的高分散改性纳米二硫化钼水基轧制液，就能在发挥良好轧制润滑作用的同时提高轧后钢板的表面质量，解决废液的排放污染问题。


技术实现要素：

3.为在解决未改性mos2纳米片在水基轧制液中的分散稳定性问题同时避免辅助性添加剂对冷轧钢板表面的腐蚀问题、成品的清洁性问题和废液的排放问题，本发明的目的在于提供一种高分散的改性纳米二硫化钼水基轧制液及其制备方法，其特征在于成分单一，制备简单，效果显著。
4.一种高分散的改性纳米二硫化钼水基轧制液，其特征在于按重量百分比包括以下组成：复合改性剂2％～3％；二硫化钼纳米片0.4％～1.2％；润湿剂0.2％；及余量水。
5.进一步地，改性后的二硫化钼纳米片表面存在一层厚度为15
‑
17μm有机物分子层，所述有机物分子层是包含酯基、羟基、酰胺基和烃基的混合物。
6.进一步地，所述复合改性剂为自合成的混合物，由三乙醇胺和硬脂酸合成，三乙醇胺和硬脂酸的重量比为：1:1.5～1:2.5。
7.进一步地，所述二硫化钼纳米片的平均粒径为50nm。
8.进一步地，所述润湿剂为十二烷基硫酸钠(sds)。
9.一种如上所述高分散的改性纳米二硫化钼水基轧制液的制备方法，制备步骤如下：
10.将水分为三份，并命名为水1，水2和水3；在水1中加入三乙醇胺，水2中加入硬脂酸，在60℃～80℃加热条件下搅拌均匀；在水2持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，将水1缓慢加入到水2中，继续在60℃～80℃加热条件下搅拌20～30min，制得复合改性剂；在水3中
加入十二烷基硫酸钠，搅拌均匀后缓慢加入二硫化钼纳米片，在60℃～80℃加热条件下搅拌均匀后，制得纳米二硫化钼预分散液，持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，缓慢加入复合改性剂，继续在60℃～80℃加热条件下搅拌20～30min，得到改性纳米二硫化钼水基轧制液。
11.本发明合成了一种有效的复合改性剂，用于二硫化钼纳米片表面改性，所制备的改性纳米二硫化钼水基轧制液具有更优异的分散稳定性和摩擦学性能。
12.经上述技术方案，本发明的有益效果在于：
13.1.本发明利用三乙醇胺和硬脂酸合成了一种有效的复合改性剂，用于二硫化钼纳米片表面改性，通过在二硫化钼纳米片表面形成一层厚度为15
‑
17μm有机物分子层，有效解决了水基轧制液中二硫化钼纳米片的团聚问题。
14.2.本发明的一种高分散的改性纳米二硫化钼水基轧制液在具有良好分散稳定性的同时，相较于以往纳米二硫化钼水基轧制液，还具有更优的摩擦学性能。过程简单，成分单一，利于批量生产，广泛适用于板带钢的冷轧和热轧工艺，有效缓解轧制过程中的粘着磨损和磨粒磨损，提高产品的表面质量。
15.3.本发明所制备的高分散改性纳米二硫化钼水基轧制液中仅添加了复合改性剂、润湿剂和二硫化钼纳米片，不需要添加表面活性剂、油性剂、极压抗磨剂等其他辅助性添加剂就可以获得优异的分散稳定性和轧制润滑效果，避免了以往研究中繁杂的辅助性添加剂造成的钢板表面腐蚀问题、成品清洁性问题和废液排放问题。
附图说明
16.图1为本发明实施例2中高分散的改性纳米二硫化钼水基轧制液的制备流程图。
17.图2为本发明实施例2中二硫化钼纳米片改性前后的红外光谱图。
18.图3为本发明实施例2中改性二硫化钼纳米片的tem形貌及eds能谱。
具体实施方式
19.下面结合具体的实施方式对本发明作进一步说明。下述本发明的实施方式中描述的具体实施例仅作为本发明的具体实施方式的实例性说明，目的在于对本发明作进一步解释，不构成对本发明的限制。
20.实施例1
21.实施例1配方重量百分比为：二硫化钼纳米片：0.4％；十二烷基硫酸钠：0.2％；复合改性剂：2％，其中三乙醇胺和硬脂酸的重量比为1:1.5；水：97.4％。
22.按重量配方，制备步骤如下：
23.将水分为三份，并命名为水1，水2和水3。在水1中加入三乙醇胺，水2中加入硬脂酸，在70℃加热条件下搅拌均匀。在水2持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，将水1缓慢加入到水2中，继续在70℃加热条件下搅拌20min，制得复合改性剂。在水3中加入十二烷基硫酸钠，搅拌均匀后缓慢加入二硫化钼纳米片，在70℃加热条件下搅拌均匀后，制得纳米二硫化钼预分散液，持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，缓慢加入复合改性剂，继续在70℃加热条件下搅拌20min。
24.实施例2
25.实施例2配方重量百分比为：二硫化钼纳米片：0.8％；十二烷基硫酸钠：0.2％；复合改性剂：2.4％，其中三乙醇胺和硬脂酸的重量比为1:2；水：96.6％。
26.按重量配方，制备步骤如下：
27.将水分为三份，并命名为水1，水2和水3。在水1中加入三乙醇胺，水2中加入硬脂酸，在80℃加热条件下搅拌均匀。在水2持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，将水1缓慢加入到水2中，继续在80℃加热条件下搅拌30min，制得复合改性剂。在水3中加入十二烷基硫酸钠，搅拌均匀后缓慢加入二硫化钼纳米片，在80℃加热条件下搅拌均匀后，制得纳米二硫化钼预分散液，持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，缓慢加入复合改性剂，继续在80℃加热条件下搅拌30min。
28.实施例3
29.实施例3配方重量百分比为：二硫化钼纳米片：1.2％；十二烷基硫酸钠：0.2％；复合改性剂：3％，其中三乙醇胺和硬脂酸的重量比为1:2.5；水：95.6％。
30.按重量配方，制备步骤如下：
31.将水分为三份，并命名为水1，水2和水3。在水1中加入三乙醇胺，水2中加入硬脂酸，在60℃加热条件下搅拌均匀。在水2持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，将水1缓慢加入到水2中，继续在60℃加热条件下搅拌30min，制得复合改性剂。在水3中加入十二烷基硫酸钠，搅拌均匀后缓慢加入二硫化钼纳米片，在60℃加热条件下搅拌均匀后，制得纳米二硫化钼预分散液，持续搅拌状态下，利用玻璃棒引流，缓慢加入复合改性剂，继续在60℃加热条件下搅拌30min。
32.上述实施例制得的产品性能指标如下：
[0033][0034]
上述实施例均为本发明较佳实施例，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它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。