本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體地說是一種聚乙烯吡咯烷酮修飾的石墨烯來增加水基切削液潤滑性和導(dǎo)熱性的方法。
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背景技術(shù)：
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石墨烯是近十年發(fā)展起來的一種單原子層呈二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的透明材料，其導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、透光性好，機(jī)械強(qiáng)度好于現(xiàn)有的其他材料，被預(yù)為制作天梯的最佳材料。從2004年首次從實驗得到石墨烯片層以來，其在生物、醫(yī)學(xué)、光電材料、半導(dǎo)體和導(dǎo)體方面的應(yīng)用得到了前所未有的發(fā)展，由于石墨烯存在著優(yōu)異的性能，因此被人預(yù)為21世紀(jì)最重要的新型材料。目前，制備石墨烯的方法有機(jī)械剝離法、氣相沉積法、外延生長法和氧化還原法。在這些方法中，氧化還原法具有制備過程簡單和生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢，被認(rèn)為是最適合工業(yè)化生產(chǎn)的方法?，F(xiàn)有的制備石墨烯的氧化還原法主要包括Hummers法、Brodie法和Standenmaier法?，F(xiàn)在根據(jù)石墨烯應(yīng)用對象的不同，對它采取的修飾方法也不盡相同，主要有共價鍵修飾和非共價鍵修飾。
經(jīng)過這些年的快速發(fā)展，金屬切削液可以分為油基和水基切削液，其中，油基切削液的主要成分是礦物油、植物油，而水基切削液主要是一些潤滑添加劑、極壓劑等各種添加劑。目前，切削液的發(fā)展方向就是水基切削液，因為其具備環(huán)保、清潔適用性廣等優(yōu)異特點。但水基切削液存在一個主要問題，那就是潤滑性不夠。因此，如何改善水基切削液的潤滑性，已經(jīng)成為一種需求。
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技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種聚乙烯吡咯烷酮修飾的石墨烯來增加水基切削液潤滑性和導(dǎo)熱性的方法，利用石墨烯的潤滑性和導(dǎo)熱性，從而改善水基切削液的潤滑性和導(dǎo)熱性，整個過程簡單、安全，成本低，周期短，且效果明顯。
為實現(xiàn)上述目的設(shè)計一種聚乙烯吡咯烷酮修飾的石墨烯來增加水基切削液潤滑性和導(dǎo)熱性的方法，包括以下步驟，
1)石墨烯修飾聚乙烯吡咯烷酮的步驟：將聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇，然后將石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，最后超聲1-10小時；
2)對修飾上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分離的步驟：將步驟1)超聲后的溶液在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下分離，除去底部沉淀物，取上面的溶液，再將上面的溶液離心1-4次除去里面不溶的石墨烯；
3)對分離后的石墨烯提純的步驟：將步驟2)得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接著在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下去掉上面的清液；
4)將提純后的石墨烯干燥的步驟：將石油醚提純后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后即得到最后產(chǎn)物。
作為優(yōu)選，步驟1)中，所述石墨粉為目數(shù)為8000的石墨粉。
作為優(yōu)選，步驟1)中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為20萬。
作為優(yōu)選，步驟1)中，先將聚乙烯吡咯烷酮溶于無水乙醇，乙醇濃度為10-30mg/ml，之后加入石墨粉，混合均勻，聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液濃度為40mg/ml。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種聚乙烯吡咯烷酮修飾的石墨烯來增加水基切削液潤滑性和導(dǎo)熱性的方法，這種利用石墨烯來改善水基切削液潤滑性和導(dǎo)熱性的方法在具體的應(yīng)用中為水基切削液解決潤滑性不足的問題提供了一種方案，具體是以石墨粉為原料，采用非共價鍵修飾，以聚乙烯吡咯烷酮為修飾劑為的辦法，其優(yōu)勢是能讓不溶于水基金屬切削液的石墨烯很好的溶解于各種水基金屬切削液中，即，本發(fā)明特點是用聚乙烯吡咯烷酮非共價鍵修飾石墨烯讓其能很好很穩(wěn)定地溶解于水基切削液，然后利用石墨烯的潤滑性和導(dǎo)熱性，從而改善水基切削液的潤滑性和導(dǎo)熱性，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的，整個實驗過程簡單、安全，成本低，周期短，且效果明顯，值得推廣應(yīng)用。
[具體實施方式]
本發(fā)明提供了一種聚乙烯吡咯烷酮修飾的石墨烯來增加水基切削液潤滑性和導(dǎo)熱性的方法，包括以下步驟：1)一個將石墨烯修飾聚乙烯吡咯烷酮的步驟，將聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇，然后將石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶于,最后超聲1-10小時；2)一個對修飾上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分離的步驟，將超聲后的溶液在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下分離，除去底部沉淀物，取上面的溶液，再將上面的溶液離心1-4次除去里面的不溶的石墨烯；3)一個對分離后的石墨烯提純的步驟，將得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接著在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下去掉上面的清液；4)一個將提純后的石墨烯干燥的過程，將石油醚提純后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后產(chǎn)物。其中，原料石墨粉是目數(shù)為8000的石墨粉；聚乙烯吡咯烷酮分子量為200000；修飾聚乙烯吡咯烷酮的過程中，先將聚乙烯吡咯烷酮溶于無水乙醇，濃度為20mg/ml，之后加入石墨粉，混合均勻，濃度為40mg/ml。在用石油醚提純的過程中，石油醚的濃度不應(yīng)太高，太高了聚乙烯吡咯烷酮提純效果不佳。同時濃度也不能太低，太低的話無法提純。
本發(fā)明利用石墨烯來增加水基切削液潤滑性和導(dǎo)熱性，現(xiàn)有的水基金屬切削液由于其自身的成分組成，潤滑性于油基切削液相比在各種具體的應(yīng)用中潤滑性不能滿足要求，容易造成相互摩擦工件之間表面存在很大的磨損。水基金屬切削液中增加潤滑性的方法有主要就是添加各種潤滑劑，主要就是一些合成的高聚合物，但由于這些高聚合物本身的屬性，改善程度還是不能滿足要求。石墨烯由于其自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其自身具有很好的潤滑性和導(dǎo)熱性，因此利用石墨烯來改善水基金屬切削液潤滑性是一個值得嘗試的新方法。以聚乙烯吡咯烷酮修飾的石墨烯改善水基金屬切削液潤滑性的方法，其優(yōu)點就是操作簡單、安全，周期短，成本低，而且效果好。
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作以下進(jìn)一步說明：
實施例1
(1)石墨烯修飾聚乙烯吡咯烷酮
將聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇濃度為10mg/ml，然后將石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，濃度為40mg/ml，最后超聲1-10小時，石墨粉為目數(shù)為8000的石墨粉，聚乙烯吡咯烷酮的分子量為20萬。
(2)修飾上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分離
將超聲后的溶液在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下分離，除去底部沉淀物，取上面的溶液。再將上面的溶液離心1-4次除去里面的不溶的石墨烯。
(3)對分離后的石墨烯提純
將得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接著在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下去掉上面的清液。
(4)將提純后的石墨烯干燥
將石油醚提純后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后產(chǎn)物。
實施例2
(1)石墨烯修飾聚乙烯吡咯烷酮
將聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇濃度為20mg/ml，然后將石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，濃度為40mg/ml，最后超聲1-10小時。
(2)修飾上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分離
將超聲后的溶液在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下分離，除去底部沉淀物，取上面的溶液。再將上面的溶液離心1-4次除去里面的不溶的石墨烯。
(3)對分離后的石墨烯提純
將得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接著在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下去掉上面的清液。
(4)將提純后的石墨烯干燥
將石油醚提純后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后產(chǎn)物。
實施例3
(1)石墨烯修飾聚乙烯吡咯烷酮
將聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇濃度為30mg/ml，然后將石墨粉溶于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，濃度為40mg/ml，最后超聲1-10小時，石墨粉為目數(shù)為8000的石墨粉，聚乙烯吡咯烷酮的分子量為20萬。
(2)修飾上聚乙烯吡咯烷酮的石墨烯分離
將超聲后的溶液在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下分離，除去底部沉淀物，取上面的溶液。再將上面的溶液離心1-4次除去里面的不溶的石墨烯。
(3)對分離后的石墨烯提純
將得到的溶液加入0.5-3倍的石油醚，接著在離心2000-8000rmp的轉(zhuǎn)速下去掉上面的清液。
(4)將提純后的石墨烯干燥
將石油醚提純后的溶液在50℃的烘箱中除去乙醇，干燥后就得到最后產(chǎn)物。
本發(fā)明并不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。