CN115960671A - 一种高效润滑的水基切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效润滑的水基切削液及其制备方法，包括基础切削液与润滑填料，所述基础切削液包括基础油、去离子水、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂、乳化剂。本发明中的切削液，可以在金属表面形成结合牢固的润滑膜，在切削作用时不易从金属表面剥离，并且形成的润滑膜表层是由大量纳米球形成的沉积层，可以滚动，使得磨擦界面形成了一层滚动磨擦层，有效降低了磨擦损耗，避免润滑膜因磨损而破裂；润滑膜的底层则是由纳米片和纳米球共同构建形成的兼具滑动磨擦和滚动磨擦的纳米片层，进一步降低磨擦系数，使得润滑状态得到显著改善，从而可以对切削部位进行高效润滑，实现长久且稳定的润滑效果。

Description

一种高效润滑的水基切削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属切削润滑技术领域，具体为一种高效润滑的水基切削液及其制备方法。

背景技术

切削液是一种在金属切、削、磨加工过程中用于冷却和润滑刀具及加工件的工业用液体，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能以及易稀释等特点。随着环境保护意识的增强，人们已经将不含油的水基合成切削液作为切削液发展的重要研究方向。水基合成切削液克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。

例如公告号为CN108690699A的发明专利公开了一种水基切削液的制备方法，包括：步骤1，制备含硼高分子聚合物溶液；步骤2，制备含硼植物油极压润滑溶液；步骤3，将所述含硼高分子聚合物溶液与所述含硼植物油极压润滑溶液按设定比例混合，制得水基切削液；其中，含硼植物油极压润滑溶液以植物油酸分子为载体，利用硼的缺电子，氮的反应活性以及三者的协同作用，在摩擦金属表面形成高强度吸附膜和/或摩擦化学反应膜，以使含硼植物油极压润滑溶液具有极压性和润滑性；但是在摩擦金属表面形成的吸附膜和/或反应膜，不仅存在与金属表面结合强度较差的缺陷，造成吸附膜和/或反应膜在金属表面的牢固度不佳，容易出现剥离现象，而且该吸附膜和/或反应膜的强度较差，在金属切削过程中，产生的金属碎屑会对吸附膜和/或反应膜造成磨擦损伤，导致吸附膜和/或反应膜出现磨损破裂，从而导致形成的吸附膜和/或反应膜无法在金属表面起到长久高效的润滑效果。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高效润滑的水基切削液及其制备方法，该切削液可以在金属表面形成结合牢固的润滑膜，在切削作用时不易从金属表面剥离，并且形成的润滑膜表层是由大量纳米球形成的沉积层，并且可以滚动，从而使得磨擦界面形成了一层滚动磨擦层，可以有效降低磨擦损耗，避免润滑膜因磨损而破裂；润滑膜的底层则是由纳米片和纳米球共同构建形成的兼具滑动磨擦和滚动磨擦的纳米片层，从而进一步降低磨擦系数，使得润滑状态得到进一步改善，从而可以对切削部位进行高效润滑，实现长久且稳定的润滑效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效润滑的水基切削液，包括基础切削液与润滑填料，所述基础切削液与润滑填料的质量比为(60-80)：1；所述基础切削液包括基础油、去离子水、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂；所述基础油、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂的质量比为(10-20)：(6-10)：(2-5)：(1-3)：(0.3-0.8)：(3-6)；所述基础油和去离子水的体积比为1：(2.0-2.6)。

作为本发明的进一步优选方案，所述表面活性剂选用烷基多苷、葡萄糖苷、醇醚羧酸盐中至少一种；

所述防锈剂由有机胺、硼酸盐和苯并三氮唑按质量比1：(0.5-0.8)：(1.2-1.6)组成；

所述消泡剂选用聚醚L-81、聚醚L-61、聚醚L-64中至少一种；

所述乳化剂选用乳化剂OP-4、乳化剂OP-7、乳化剂OP-10、乳化剂OP-15中至少一种。

作为本发明的进一步优选方案，所述润滑填料的制备方法如下：

1)将盐酸多巴胺和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物加入到容器中，再加入无水乙醇、超纯水以及1,3,5-三甲苯中，超声分散后得到乳浊液；

2)将氮化硼复合材料负载纳米球加入到乳浊液中搅拌分散均匀，然后在搅拌下，滴加入氨水，每隔30-40s滴加一次，控制滴加时间为1.5-2.5h，待滴加完毕后，将产物洗涤烘干后除去杂质，即可得到所需的润滑填料。

作为本发明的进一步优选方案，所述乳浊液中，盐酸多巴胺、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、无水乙醇、超纯水以及1,3,5-三甲苯的用量比例为(2-5)g：(1.2-1.8)g：(50-80)mL：(50-80)mL：(2-8)mL；

所述氮化硼复合材料负载纳米球、乳浊液以及氨水的用量比例为(3-8)g：(120-180)mL：(0.3-0.6)mL。

作为本发明的进一步优选方案，所述氮化硼复合材料负载纳米球的制备方法如下：

1)将乙醇和二次蒸馏水倒入容器中，再加入浓氨水以及正硅酸乙酯，室温下充分搅拌后离心，洗涤后烘干，得到二氧化硅纳米球；

2)将二次蒸馏水和乙醇倒入容器中，加入二氧化硅纳米球，超声分散后再加入十六烷基三甲基溴化铵和氨水，室温下充分搅拌后加入N-苯甲酰-L-络氨酸乙酯，室温下混匀后得到混合液，将氮化硼复合材料加入到混合液中，混匀后密封，在100-120℃下静置24-30h，洗涤烘干后使用萃取液进行萃取，再经离心和洗涤后烘干即可。

作为本发明的进一步优选方案，所述乙醇、二次蒸馏水、浓氨水、正硅酸乙酯的用量比例为(35-43)mL：(5-8)mL：(1.3-1.8)mL：(3-5)mL；

所述混合液中，二次蒸馏水、乙醇、二氧化硅纳米球、十六烷基三甲基溴化铵、氨水、N-苯甲酰-L-络氨酸乙酯的用量比例为(22-30)mL：(11-15)mL：(100-150)mg：(120-180)mg：(2-3)mL：(0.2-0.4)mL；

所述氮化硼复合材料与混合液的质量体积比为1g：(30-50)mL；

所述萃取液由乙醇和浓盐酸按体积比(30-35)：1组成。

作为本发明的进一步优选方案，所述氮化硼复合材料的制备方法如下：

1)将六方氮化硼加入到去离子水中，在室温下，经超声处理以及机械搅拌，得到氮化硼纳米片水溶液，将油酸钠溶解于氮化硼纳米片水溶液中，在180-190℃下水热反应6-8h，经洗涤、干燥后得到改性氮化硼纳米片；

2)配制乙酸锌乙醇溶液，并将改性氮化硼纳米片加入到足量的乙酸锌乙醇溶液中，浸渍10-30s后过滤，并浸入到无水乙醇中1-5s，过滤后用压缩空气去除乙醇溶剂，真空干燥后，在250-260℃下高温处理1-3h，得到预处理改性氮化硼纳米片；

3)将硝酸锌、六亚甲基四胺以及聚醚酰亚胺依次加入到去离子水中，充分搅拌后得到前驱体水溶液，将预处理改性氮化硼纳米片加入到前驱体水溶液中，在90-95℃下水热反应5-8h，过滤后用去离子水反复洗涤，烘干后，备用；

4)重复步骤2)-3)，重复操作3-10次，即可得到氮化硼复合材料。

作为本发明的进一步优选方案，所述氮化硼纳米片水溶液中，六方氮化硼与去离子水的用量比例为(1-3)g：(200-300)mL；

所述油酸钠与氮化硼纳米片水溶液的用量比例为(1-5)g：(75-120)mL；

所述乙酸锌乙醇溶液的浓度为0.005-0.008mol/L。

作为本发明的进一步优选方案，所述前驱体水溶液中，硝酸锌、六亚甲基四胺、聚醚酰亚胺以及去离子水的用量比例为(4-9)g：(5-12)g：(2-5)g：(900-1000)mL；

所述预处理改性氮化硼纳米片与前驱体水溶液的质量体积比为1g：(80-120)mL。

一种高效润滑的水基切削液的制备方法，具体包括如下步骤：

按照配比，将三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂以及消泡剂加入到去离子水中，充分搅拌后，向其中加入基础油，再加入乳化剂，在3000-5000r/min的转速条件下高速剪切2-5min，得到基础切削液，再将润滑填料加入基础切削液，充分分散后即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，以氮化硼复合材料负载纳米球作为基材，利用多巴胺在基体的湿表面具有很好的粘附性，采用乳化诱导界面各向异性，使得多巴胺在弱碱性环境中发生自聚合合成碗状结构的聚多巴胺纳米粒子，从而得到润滑填料，由于润滑填料具有较大的比表面积，与金属基材的接触面积增大，从而容易贴合在金属基材表面，当金属基材在进行切削时，产生的振荡作用，可以促使润滑填料中，碗状结构的聚多巴胺纳米粒子中空心处的液体被挤压处，从而使得碗状结构的聚多巴胺纳米粒子在压力差的作用下牢固的吸附在金属基材表面，从而形成高结合强度的润滑膜，可以对切削部位进行润滑，从而实现长久且稳定的润滑效果。

本发明中，以六方氮化硼作为原料，通过超声作用得到氮化硼纳米片，并且使用油酸钠对氮化硼纳米片进行改性处理，从而得到具有高活性位点的氮化硼纳米片，从而有助于后续氧化锌种子层在纳米片表面的形成；然后将含锌的可溶性盐溶于乙醇溶剂中，利用类似平面毛细组装技术的方法在纳米片上制备晶化的含锌盐薄膜，并通过高温分解的方法得到氧化锌种子层，再通过水热反应的方法，从而在纳米片表面形成具有完整且均匀枝杈的树枝状氧化锌纳米线阵列，得到氮化硼复合材料，其中，氮化硼复合材料具有层状纳米片可以在磨擦界面的层间滑移，使得磨擦因数不断降低，直至浸入稳定磨擦阶段，并且随着磨擦过程的推进，氮化硼复合材料可以显著降低磨擦界面的粗糙度，从而使得润滑状态得到进一步改善；而且，沉积的树枝状氧化锌纳米线阵列有效增大了氮化硼复合材料的比表面积，使其与外界物质具有更大的接触面积，一方面有利于后续空心结构的纳米球可以更好的沉积在氮化硼复合材料上，另一方面，利用树枝状氧化锌纳米线阵列具有的多枝杈结构，可以更好的与金属基材表面接触，从而有利于氮化硼复合材料贴合在金属基材上，有助于促进润滑膜的形成，同时，纳米线之间的相互缠绕交联可以在润滑膜中形成高密度的交联网络，起到传递和分散应力的作用，从而有助于提高润滑膜对应力的抵抗能力，使其不易破损，可以长期保持结构的完整性。

为了提高金属基材表面润滑膜的润滑性能，本发明中，以氮化硼复合材料作为基体，通过水热反应以及高温焙烧，形成具有介孔中空结构的纳米球，得到氮化硼复合材料负载纳米球，其中，沉积的纳米球一方面可以嵌入在氮化硼复合材料的层状结构中，使得纳米片之间的滑动磨擦转变为滚动磨擦，从而可以进一步降低磨擦系数，进一步改善润滑状态，同时，由于纳米球为介孔中空结构，其沉积在氮化硼复合材料上时，部分树枝状氧化锌纳米线会通过介孔进入到纳米球内部，并在内部相互缠绕形成交联，从而将纳米球拴结在氮化硼复合材料，使得氮化硼复合材料表面形成由纳米球形成的沉积层，由于纳米球是通过氧化锌纳米线拴在氮化硼复合材料，可以进行滚动，从而磨擦界面又形成了一层滚动磨擦层，可以进一步降低磨擦系数，从而达到进一步改善润滑状态的效果。

本发明中的切削液，可以在金属表面形成结合牢固的润滑膜，在切削作用时不易从金属表面剥离，并且形成的润滑膜表层是由大量纳米球形成的沉积层，并且可以滚动，从而使得磨擦界面形成了一层滚动磨擦层，可以有效降低磨擦损耗，避免润滑膜因磨损而破裂；润滑膜的底层则是由纳米片和纳米球共同构建形成的兼具滑动磨擦和滚动磨擦的纳米片层，从而进一步降低磨擦系数，使得润滑状态得到进一步改善，从而可以对切削部位进行高效润滑，实现长久且稳定的润滑效果。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高效润滑的水基切削液，包括基础切削液与润滑填料，其中，基础切削液与润滑填料的质量比为60：1；基础切削液包括基础油、去离子水、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂；基础油、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂的质量比为10：6：2：1：0.3：3；基础油和去离子水的体积比为1：2；

其中，表面活性剂选用烷基多苷；防锈剂由有机胺、硼酸盐和苯并三氮唑按质量比1：0.5：1.2组成；消泡剂选用聚醚L-81；乳化剂选用乳化剂OP-4；

其中，水基切削液的制备方法如下：

按照配比，将三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂以及消泡剂加入到去离子水中，充分搅拌后，向其中加入基础油，再加入乳化剂，在3000r/min的转速条件下高速剪切2min，得到基础切削液，再将润滑填料加入基础切削液，充分分散后即可。

其中，润滑填料的制备方法如下：

1)将2g盐酸多巴胺和1.2g聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物加入到容器中，再加入50mL无水乙醇、50mL超纯水以及2mL1,3,5-三甲苯中，在600W超声处理5min，得到乳浊液；

2)将3g氮化硼复合材料负载纳米球加入到120mL乳浊液中，以300r/min搅拌分散15min，然后在180r/min的搅拌状态下，滴加入0.3mL浓度为25wt％的氨水，每隔30s滴加一次，控制滴加时间为1.5h，待滴加完毕后，将产物用无水乙醇和去离子水反复洗涤后得到下层产物，烘干后进行索式提取除去杂质，即可得到所需的润滑填料。

上述，氮化硼复合材料负载纳米球的制备方法如下：

1)量取35mL乙醇和5mL二次蒸馏水倒入容器中，再加入1.3mL浓氨水以及3mL正硅酸乙酯，室温下以200r/min搅拌2h后，用高速离心机12000r/min离心3min，用二次蒸馏水和乙醇反复交替洗涤后烘干，得到二氧化硅纳米球；

2)量取22mL二次蒸馏水和11mL乙醇倒入容器中，加入100mg二氧化硅纳米球，以180W超声处理30min，再加入120mg十六烷基三甲基溴化铵和2mL氨水，室温下充分搅拌后加入0.2mLN-苯甲酰-L-络氨酸乙酯，室温下混匀后得到混合液，按照质量体积比为1g：30mL，将氮化硼复合材料加入到混合液中，混匀后密封，在100℃下静置24h，将产物离心后用二次蒸馏水和乙醇交替反复洗涤，烘干后使用由乙醇和浓盐酸按体积比30：1组成的萃取液进行萃取，再经离心和洗涤后烘干即可。

上述，氮化硼复合材料的制备方法如下：

1)将1g六方氮化硼加入到200mL去离子水中，在室温下，以800W超声处理8h，再经3000r/min离心处理10min，得到氮化硼纳米片水溶液，将1g油酸钠溶解于75mL氮化硼纳米片水溶液中，在180℃下水热反应6h，经洗涤、干燥后得到改性氮化硼纳米片；

2)配制0.005mol/L的乙酸锌乙醇溶液，将改性氮化硼纳米片加入到足量的乙酸锌乙醇溶液中，浸渍10s后过滤，并浸入到无水乙醇中1s，过滤后用压缩空气去除乙醇溶剂，在100℃下真空干燥1h，然后在250℃下高温处理1h，得到预处理改性氮化硼纳米片；

3)将4g硝酸锌、5g六亚甲基四胺以及2g聚醚酰亚胺依次加入到900mL去离子水中，充分搅拌后得到前驱体水溶液，按照质量体积比为1g：80mL，将预处理改性氮化硼纳米片加入到前驱体水溶液中，在90℃下水热反应5h，过滤后用去离子水反复洗涤，烘干后，备用；

4)重复步骤2)-3)，重复操作3次，即可得到氮化硼复合材料。

实施例2

一种高效润滑的水基切削液，包括基础切削液与润滑填料，其中，基础切削液与润滑填料的质量比为70：1；基础切削液包括基础油、去离子水、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂；所述基础油、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂的质量比为15：8：3：2：0.5：5；所述基础油和去离子水的体积比为1：2.3；

其中，表面活性剂选用葡萄糖苷；防锈剂由有机胺、硼酸盐和苯并三氮唑按质量比1：0.7：1.5组成；消泡剂选用聚醚L-61；乳化剂选用乳化剂OP-7；

其中，水基切削液的制备方法如下：

按照配比，将三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂以及消泡剂加入到去离子水中，充分搅拌后，向其中加入基础油，再加入乳化剂，在4000r/min的转速条件下高速剪切3min，得到基础切削液，再将润滑填料加入基础切削液，充分分散后即可。

其中，润滑填料的制备方法如下：

1)将3g盐酸多巴胺和1.6g聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物加入到容器中，再加入70mL无水乙醇、70mL超纯水以及5mL1,3,5-三甲苯中，在700W超声处理7min，得到乳浊液；

2)将5g氮化硼复合材料负载纳米球加入到150mL乳浊液中，以400r/min搅拌分散25min，然后在230r/min的搅拌状态下，滴加入0.5mL浓度为27wt％的氨水，每隔35s滴加一次，控制滴加时间为2h，待滴加完毕后，将产物用无水乙醇和去离子水反复洗涤后得到下层产物，烘干后进行索式提取除去杂质，即可得到所需的润滑填料。

上述，氮化硼复合材料负载纳米球的制备方法如下：

1)量取40mL乙醇和7mL二次蒸馏水倒入容器中，再加入1.5mL浓氨水以及4mL正硅酸乙酯，室温下以250r/min搅拌3h后，用高速离心机15000r/min离心4min，用二次蒸馏水和乙醇反复交替洗涤后烘干，得到二氧化硅纳米球；

2)量取28mL二次蒸馏水和14mL乙醇倒入容器中，加入130mg二氧化硅纳米球，以200W超声处理40min，再加入150mg十六烷基三甲基溴化铵和2.5mL氨水，室温下充分搅拌后加入0.3mLN-苯甲酰-L-络氨酸乙酯，室温下混匀后得到混合液，按照质量体积比为1g：40mL，将氮化硼复合材料加入到混合液中，混匀后密封，在110℃下静置28h，将产物离心后用二次蒸馏水和乙醇交替反复洗涤，烘干后使用由乙醇和浓盐酸按体积比32：1组成的萃取液进行萃取，再经离心和洗涤后烘干即可。

上述，氮化硼复合材料的制备方法如下：

1)将2g六方氮化硼加入到250mL去离子水中，在室温下，以900W超声处理10h，再经4000r/min离心处理15min，得到氮化硼纳米片水溶液，将3g油酸钠溶解于100mL氮化硼纳米片水溶液中，在185℃下水热反应7h，经洗涤、干燥后得到改性氮化硼纳米片；

2)配制0.007mol/L的乙酸锌乙醇溶液，将改性氮化硼纳米片加入到足量的乙酸锌乙醇溶液中，浸渍20s后过滤，并浸入到无水乙醇中3s，过滤后用压缩空气去除乙醇溶剂，在105℃下真空干燥1.5h，然后在255℃下高温处理2h，得到预处理改性氮化硼纳米片；

3)将7g硝酸锌、10g六亚甲基四胺以及3g聚醚酰亚胺依次加入到950mL去离子水中，充分搅拌后得到前驱体水溶液，按照质量体积比为1g：100mL，将预处理改性氮化硼纳米片加入到前驱体水溶液中，在92℃下水热反应7h，过滤后用去离子水反复洗涤，烘干后，备用；

4)重复步骤2)-3)，重复操作5次，即可得到氮化硼复合材料。

实施例3

一种高效润滑的水基切削液，包括基础切削液与润滑填料，其中，基础切削液与润滑填料的质量比为80：1；基础切削液包括基础油、去离子水、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂；基础油、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂的质量比为20：10：5：3：0.8：6；基础油和去离子水的体积比为1：2.6；

其中，表面活性剂选用醇醚羧酸盐；防锈剂由有机胺、硼酸盐和苯并三氮唑按质量比1：0.8：1.6组成；消泡剂选用聚醚L-64；乳化剂选用乳化剂OP-10；

其中，水基切削液的制备方法如下：

按照配比，将三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂以及消泡剂加入到去离子水中，充分搅拌后，向其中加入基础油，再加入乳化剂，在5000r/min的转速条件下高速剪切5min，得到基础切削液，再将润滑填料加入基础切削液，充分分散后即可。

其中，润滑填料的制备方法如下：

1)将5g盐酸多巴胺和1.8g聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物加入到容器中，再加入80mL无水乙醇、80mL超纯水以及8mL1,3,5-三甲苯中，在800W超声处理10min，得到乳浊液；

2)将8g氮化硼复合材料负载纳米球加入到180mL乳浊液中，以500r/min搅拌分散30min，然后在260r/min的搅拌状态下，滴加入0.6mL浓度为28wt％的氨水，每隔40s滴加一次，控制滴加时间为2.5h，待滴加完毕后，将产物用无水乙醇和去离子水反复洗涤后得到下层产物，烘干后进行索式提取除去杂质，即可得到所需的润滑填料。

上述，氮化硼复合材料负载纳米球的制备方法如下：

1)量取43mL乙醇和8mL二次蒸馏水倒入容器中，再加入1.8mL浓氨水以及5mL正硅酸乙酯，室温下以300r/min搅拌4h后，用高速离心机18000r/min离心5min，用二次蒸馏水和乙醇反复交替洗涤后烘干，得到二氧化硅纳米球；

2)量取30mL二次蒸馏水和15mL乙醇倒入容器中，加入150mg二氧化硅纳米球，以260W超声处理50min，再加入180mg十六烷基三甲基溴化铵和3mL氨水，室温下充分搅拌后加入0.4mLN-苯甲酰-L-络氨酸乙酯，室温下混匀后得到混合液，按照质量体积比为1g：50mL，将氮化硼复合材料加入到混合液中，混匀后密封，在120℃下静置30h，将产物离心后用二次蒸馏水和乙醇交替反复洗涤，烘干后使用由乙醇和浓盐酸按体积比35：1组成的萃取液进行萃取，再经离心和洗涤后烘干即可。

上述，氮化硼复合材料的制备方法如下：

1)将3g六方氮化硼加入到300mL去离子水中，在室温下，以1000W超声处理12h，再经5000r/min离心处理20min，得到氮化硼纳米片水溶液，将5g油酸钠溶解于120mL氮化硼纳米片水溶液中，在190℃下水热反应8h，经洗涤、干燥后得到改性氮化硼纳米片；

2)配制0.008mol/L的乙酸锌乙醇溶液，将改性氮化硼纳米片加入到足量的乙酸锌乙醇溶液中，浸渍30s后过滤，并浸入到无水乙醇中5s，过滤后用压缩空气去除乙醇溶剂，在110℃下真空干燥2h，然后在260℃下高温处理3h，得到预处理改性氮化硼纳米片；

3)将9g硝酸锌、12g六亚甲基四胺以及5g聚醚酰亚胺依次加入到1000mL去离子水中，充分搅拌后得到前驱体水溶液，按照质量体积比为1g：120mL，将预处理改性氮化硼纳米片加入到前驱体水溶液中，在95℃下水热反应8h，过滤后用去离子水反复洗涤，烘干后，备用；

4)重复步骤2)-3)，重复操作10次，即可得到氮化硼复合材料。

对比例1：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，润滑填料的制备过程中，使用氮化硼复合材料替代氮化硼复合材料负载纳米球。

对比例2：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，润滑填料的制备过程中，使用氮化硼纳米片替代氮化硼复合材料负载纳米球。

对比例3：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，使用氮化硼纳米片替代润滑填料。

对比例4：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，使用氮化硼复合材料替代润滑填料。

对比例5：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，使用氮化硼复合材料负载纳米球替代润滑填料。

测试试验：

使用实施例1-3和对比例1-5提供的水基切削液试样，对使用该切削液试样进行加工的加工刀具进行检测，刀具为铣刀，规格为Q45，刀具材质为45#工具钢，刀具厂商为日本三菱，加工方式为内圈铣制，转速为4500r/s，记录刀具在使用状况良好的情况下可以加工的工件数量，记录结果如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					工件数量/件	93	96	95	76
	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5
					工件数量/件	70	52	58	63

通过表1可以看出，本发明的水基切削液，具有高润滑效果，可以有效的减少刀具的磨损，提高刀具的使用寿命，同时，也有助于提高工件的表面光洁度，提升工件的品质。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，包括基础切削液与润滑填料，所述基础切削液与润滑填料的质量比为(60-80)：1；所述基础切削液包括基础油、去离子水、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂；所述基础油、三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂、消泡剂以及乳化剂的质量比为(10-20)：(6-10)：(2-5)：(1-3)：(0.3-0.8)：(3-6)；所述基础油和去离子水的体积比为1：(2.0-2.6)。

2.根据权利要求1所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述表面活性剂选用烷基多苷、葡萄糖苷、醇醚羧酸盐中至少一种；

所述防锈剂由有机胺、硼酸盐和苯并三氮唑按质量比1：(0.5-0.8)：(1.2-1.6)组成；

所述消泡剂选用聚醚L-81、聚醚L-61、聚醚L-64中至少一种；

所述乳化剂选用乳化剂OP-4、乳化剂OP-7、乳化剂OP-10、乳化剂OP-15中至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述润滑填料的制备方法如下：

1)将盐酸多巴胺和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物加入到容器中，再加入无水乙醇、超纯水以及1,3,5-三甲苯中，超声分散后得到乳浊液；

2)将氮化硼复合材料负载纳米球加入到乳浊液中搅拌分散均匀，然后在搅拌下，滴加入氨水，每隔30-40s滴加一次，控制滴加时间为1.5-2.5h，待滴加完毕后，将产物洗涤烘干后除去杂质，即可得到所需的润滑填料。

4.根据权利要求3所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述乳浊液中，盐酸多巴胺、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、无水乙醇、超纯水以及1,3,5-三甲苯的用量比例为(2-5)g：(1.2-1.8)g：(50-80)mL：(50-80)mL：(2-8)mL；

所述氮化硼复合材料负载纳米球、乳浊液以及氨水的用量比例为(3-8)g：(120-180)mL：(0.3-0.6)mL。

5.根据权利要求1所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述氮化硼复合材料负载纳米球的制备方法如下：

1)将乙醇和二次蒸馏水倒入容器中，再加入浓氨水以及正硅酸乙酯，室温下充分搅拌后离心，洗涤后烘干，得到二氧化硅纳米球；

2)将二次蒸馏水和乙醇倒入容器中，加入二氧化硅纳米球，超声分散后再加入十六烷基三甲基溴化铵和氨水，室温下充分搅拌后加入N-苯甲酰-L-络氨酸乙酯，室温下混匀后得到混合液，将氮化硼复合材料加入到混合液中，混匀后密封，在100-120℃下静置24-30h，洗涤烘干后使用萃取液进行萃取，再经离心和洗涤后烘干即可。

6.根据权利要求5所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述乙醇、二次蒸馏水、浓氨水、正硅酸乙酯的用量比例为(35-43)mL：(5-8)mL：(1.3-1.8)mL：(3-5)mL；

所述混合液中，二次蒸馏水、乙醇、二氧化硅纳米球、十六烷基三甲基溴化铵、氨水、N-苯甲酰-L-络氨酸乙酯的用量比例为(22-30)mL：(11-15)mL：(100-150)mg：(120-180)mg：(2-3)mL：(0.2-0.4)mL；

所述氮化硼复合材料与混合液的质量体积比为1g：(30-50)mL；

所述萃取液由乙醇和浓盐酸按体积比(30-35)：1组成。

7.根据权利要求5所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述氮化硼复合材料的制备方法如下：

1)将六方氮化硼加入到去离子水中，在室温下，经超声处理以及机械搅拌，得到氮化硼纳米片水溶液，将油酸钠溶解于氮化硼纳米片水溶液中，在180-190℃下水热反应6-8h，经洗涤、干燥后得到改性氮化硼纳米片；

2)配制乙酸锌乙醇溶液，并将改性氮化硼纳米片加入到足量的乙酸锌乙醇溶液中，浸渍10-30s后过滤，并浸入到无水乙醇中1-5s，过滤后用压缩空气去除乙醇溶剂，真空干燥后，在250-260℃下高温处理1-3h，得到预处理改性氮化硼纳米片；

3)将硝酸锌、六亚甲基四胺以及聚醚酰亚胺依次加入到去离子水中，充分搅拌后得到前驱体水溶液，将预处理改性氮化硼纳米片加入到前驱体水溶液中，在90-95℃下水热反应5-8h，过滤后用去离子水反复洗涤，烘干后，备用；

4)重复步骤2)-3)，重复操作3-10次，即可得到氮化硼复合材料。

8.根据权利要求7所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述氮化硼纳米片水溶液中，六方氮化硼与去离子水的用量比例为(1-3)g：(200-300)mL；

所述油酸钠与氮化硼纳米片水溶液的用量比例为(1-5)g：(75-120)mL；

所述乙酸锌乙醇溶液的浓度为0.005-0.008mol/L。

9.根据权利要求7所述的一种高效润滑的水基切削液，其特征在于，所述前驱体水溶液中，硝酸锌、六亚甲基四胺、聚醚酰亚胺以及去离子水的用量比例为(4-9)g：(5-12)g：(2-5)g：(900-1000)mL；

所述预处理改性氮化硼纳米片与前驱体水溶液的质量体积比为1g：(80-120)mL。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高效润滑的水基切削液的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

按照配比，将三乙醇胺、表面活性剂、防锈剂以及消泡剂加入到去离子水中，充分搅拌后，向其中加入基础油，再加入乳化剂，在3000-5000r/min的转速条件下高速剪切2-5min，得到基础切削液，再将润滑填料加入基础切削液，充分分散后即可。