本发明涉及一种水基纳米碳化物流体及其制备方法，属于液压传动技术领域。具体成分是93～99.1wt%水基础液、0.5～4wt%纳米添加剂、0.4～3wt%辅助添加剂。制备方法是按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，然后依次加入纳米添加剂和抗沉降稳定剂，全过程不断的搅拌，将最后制得的悬浮液B进行超声波分散后即制得悬浮液水基纳米碳化钛液压流体。本发明所制备的水基纳米碳化钛液压传动介质分散及抗沉降稳定性好，流变特性好，固相体积分数高，粘度适中。
1.一种水基纳米碳化物流体，其特征在于具体成分为：93～99.1wt%水基础液、0.5～4wt%纳米添加剂、0.4～3wt%辅助添加剂；所述水基础液中的Ca²⁺、Mg²⁺≤10mg/L，Al³⁺≤0.2mg/L，Cl^-≤6mg/L，PO₄^3-≤5mg/L，SO₄^2-≤5mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准一致；所述水基础液中微生物含量≤20CFU/mL；所述纳米添加剂为纳米碳化物，包括晶型的纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米碳化硼或纳米碳化钨中的任意一种，纳米碳化物平均颗粒的大小范围为20nm～100nm，粒径偏差不超过10nm；所述辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体0.2～1wt%的分散稳定剂、0.1～1wt%的抗沉降稳定剂和0～1wt%的防腐防锈剂，均为分析纯；所述分散稳定剂为聚丙烯酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或几种任意比例混合物；抗沉降稳定剂是蒙脱土；防腐防锈剂是三乙醇胺、蓖麻酸二乙醇胺盐或丁二烯基丁二酸。
2.根据权利要求1所述的水基纳米碳化物流体，其特征在于：所述水基础液中固体颗粒粒径≤500nm。
3.权利要求1所述的水基纳米碳化物流体的制备方法，其特征在于具体步骤包括：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在25℃～50℃温度条件下搅拌10min～60min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在25℃～50℃温度条件下搅拌10min～60min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在25℃～50℃温度条件下搅拌10min～60min，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于25℃～50℃下进行超声波分散，分散20min～60min，即可得到水基纳米碳化物流体。技术领域
本发明涉及一种水基纳米碳化物流体及其制备方法，属于液压传动技术领域。
背景技术
液压传动通常采用矿物基液压油、非石油基乳化液或合成液、纯水作为工作介质，矿物基液压油工作介质需大量的石油资源，具有易泄漏、易燃烧、易污染环境等缺点；非石油基乳化液或合成液工作介质应用场合受限，具有润滑性差、粘度低、泄漏严重、易滋生霉菌、过滤性能不够好等缺点；纯水工作介质存在易结垢、藻菌繁殖、易摩擦磨损等缺点。随着纳米技术及液压传动技术的不断发展，通过往纯水中加一些纳米添加剂及辅助添加剂配置成一种溶液作为液压传动介质来代替原有矿物基液压油、非石油基的乳化液或合成液、纯水已成为一种新的清洁环保液压传动介质，发明专利“一种水基纳米液压传动介质的制备方法”，公开号CN102146314A，提供了一种水基纳米液压传动介质，但当为纳米颗粒为碳化钛时，制备液压传动介质没有做具体说明。发明专利“纳米氧化物的水基分散组合物及制备方法”，公开号为CN1730567A，提供了一种多种无机纳米氧化物的分散物及制备方法，不适合作为液压传动介质。因此，本专利发明一种水基纳米碳化钛液压传动介质制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的液压介质使用的限制，提供一种水基纳米碳化物流体及其制备方法，满足液压传动介质的要求。本发明的水基纳米碳化物流体的具体成分：93～99.1wt%水基础液、0.5～4wt%纳米添加剂、0.4～3wt%辅助添加剂。所述水基础液中的离子、固体颗粒、微生物有一定要求，Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-、SO₄^2-、PO₄^3-等有一定量的控制，其中Ca²⁺、Mg²⁺≤10mg/L，Al³⁺≤0.2mg/L，Cl^-≤6mg/L，PO₄^3-≤5mg/L，SO₄^2-≤5mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）一致。所述水基础液中固体颗粒粒径≤500nm。所述水基础液中微生物含量≤20CFU/mL。所述纳米添加剂为纳米碳化物，包括ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="15"/>晶型的纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米碳化硼或纳米碳化钨中的任意一种，纳米碳化物平均颗粒的大小范围为20nm～100nm，粒径偏差不超过10nm。所述辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体0.2～1wt%的分散稳定剂、0.1～1wt%的抗沉降稳定剂和0～1wt%的防腐防锈剂，均为分析纯。所述分散稳定剂为聚丙烯酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或几种任意比例混合物；抗沉降稳定剂是蒙脱土；防腐防锈剂是三乙醇胺、蓖麻酸二乙醇胺盐或丁二烯基丁二酸。本发明水基纳米碳化物流体的制备方法具体步骤包括：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在25℃～50℃温度条件下搅拌10min～60min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在25℃～50℃温度条件下搅拌10min～60min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在25℃～50℃温度条件下搅拌10min～60min，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于25℃～50℃下进行超声波分散，分散20min～60min，即可得到水基纳米碳化物流体。本发明的有益效果是：所制备的水基纳米碳化钛液压传动介质分散及抗沉降稳定性好，流变特性好，固相体积分数高，粘度适中。采用水基纳米碳化钛液压传动介质作为系统工作介质，液压系统运行正常，泄漏量少，工作稳定；液压元件表面具有轻微自修复作用，磨损量少。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。实施方式一：本实施方式的水机纳米炭化物流体的具体成分为：93wt%水基础液、4wt%纳米添加剂、3wt%辅助添加剂。水基础液中的Ca²⁺、Mg²⁺为9mg/L，Al³⁺0.2mg/L，Cl^-5mg/L，PO₄^3-4mg/L，SO₄^2-3mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准一致。水基础液中固体颗粒粒径≤500nm、微生物含量≤20CFU/mL。纳米添加剂为纳米碳化钛，平均颗粒的大小范围为20nm～80nm，粒径偏差不超过10nm。辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体0.2wt%的分散稳定剂、1wt%的抗沉降稳定剂和1wt%的防腐防锈剂，均为分析纯。分散稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和羧甲基纤维素钠的任意比例混合物；抗沉降稳定剂是蒙脱土；防腐防锈剂是三乙醇胺。本实施方式的水基纳米碳化物流体的制备方法为：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在25℃温度条件下搅拌60min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在25℃温度条件下搅拌60min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在30℃温度条件下搅拌50min，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于30℃下进行超声波分散，分散30min，即可得到水基纳米碳化物流体。水基纳米碳化钛液压传动介质制备2个月后，颗粒在溶液中的分散性好，溶液无澄清、无团聚现象，溶液粘度达28.5mPa.S。利用液压传动介质综合试验台对所得到的水基纳米碳化钛液压传动介质进行测试，测试结果表示所得水基纳米碳化钛液压传动介质满足液压传动基本要求，液压系统泄漏量少，工作稳定，液压元件磨损量少。实施方式二：本实施方式的水机纳米炭化物流体的具体成分为：99.1wt%水基础液、0.5wt%纳米添加剂、0.4wt%辅助添加剂。水基础液中的Ca²⁺、Mg²⁺为8mg/L，Al³⁺0.1mg/L，Cl^-6mg/L，PO₄^3-5mg/L，SO₄^2-5mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准一致。水基础液中固体颗粒粒径≤500nm、微生物含量≤20CFU/mL。纳米添加剂为纳米碳化钛，纳米碳化物平均颗粒的大小范围为60nm～100nm，粒径偏差不超过10nm。辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体1wt%的分散稳定剂、0.1wt%的抗沉降稳定剂和0.1wt%的防腐防锈剂，均为分析纯。分散稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵；抗沉降稳定剂是蒙脱土；防腐防锈剂是蓖麻酸二乙醇胺盐。本实施方式的水基纳米碳化物流体的制备方法为：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在50℃温度条件下搅拌10min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在45℃温度条件下搅拌20min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在50℃温度条件下搅拌20min，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于50℃下进行超声波分散，分散20min，即可得到水基纳米碳化物流体。该介质制备2个月，颗粒在溶液中的分散性好，溶液无澄清、无团聚现象，溶液粘度达30.8mPa.S。利用液压传动介质综合试验台对所得到的水基纳米碳化钛液压传动介质进行测试，测试结果表示所得水基纳米碳化钛液压传动介质满足液压传动基本要求，液压系统泄漏量少，工作稳定，液压元件磨损量少。实施方式三：本实施方式的水机纳米炭化物流体的具体成分为：94wt%水基础液、0.3wt%纳米添加剂、2wt%辅助添加剂。水基础液中的Ca²⁺、Mg²⁺≤10mg/L，Al³⁺≤0.2mg/L，Cl^-≤6mg/L，PO₄^3-≤5mg/L，SO₄^2-≤5mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准一致。水基础液中固体颗粒粒径≤500nm、微生物含量≤20CFU/mL。纳米添加剂为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="15"/>晶型的纳米碳化硅，纳米碳化物平均颗粒的大小范围为70nm～100nm，粒径偏差不超过10nm。辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体0.8wt%的分散稳定剂、0.6%的抗沉降稳定剂，均为分析纯。分散稳定剂为聚丙烯酸钠；抗沉降稳定剂是蒙脱土。本实施方式的水基纳米碳化物流体的制备方法为：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在30℃温度条件下搅拌40min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在45℃温度条件下搅拌10min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在25℃温度条件下搅拌10min，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于25℃～50℃下进行超声波分散，分散20min～60min，即可得到水基纳米碳化物流体。制备2个月后表观图，碳化物颗粒在溶液中的分散、抗沉降稳定性好，溶液无澄清、无团聚现象。溶液流变特性好，固相体积分数高，粘度可调。实施方式四:本实施方式的水机纳米炭化物流体的具体成分为：98wt%水基础液、2wt%纳米添加剂、2wt%辅助添加剂。水基础液中的Ca²⁺、Mg²⁺≤10mg/L，Al³⁺≤0.2mg/L，Cl^-≤6mg/L，PO₄^3-≤5mg/L，SO₄^2-≤5mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准一致。水基础液中固体颗粒粒径≤500nm、微生物含量≤20CFU/mL。纳米添加剂为纳米碳化硼，纳米碳化物平均颗粒的大小范围为20nm～40nm，粒径偏差不超过10nm。辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体0.6wt%的分散稳定剂、0.8%的抗沉降稳定剂，均为分析纯。分散稳定剂为聚丙烯酸钠、十六烷基三甲基溴化铵的任意比例混合物；抗沉降稳定剂是蒙脱土。本实施方式的水基纳米碳化物流体的制备方法为：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在40℃温度条件下搅拌20min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在50℃温度条件下搅拌30min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在25℃温度条件下搅拌60min，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于25℃下进行超声波分散，分散60min，即可得到水基纳米碳化物流体。制备2个月后表观图，碳化物颗粒在溶液中的分散、抗沉降稳定性好，溶液无澄清、无团聚现象。溶液流变特性好，固相体积分数高，粘度可调。实施方式五：本实施方式的水机纳米炭化物流体的具体成分为：96wt%水基础液、3wt%纳米添加剂、1wt%辅助添加剂。水基础液中的Ca²⁺、Mg²⁺≤10mg/L，Al³⁺≤0.2mg/L，Cl^-≤6mg/L，PO₄^3-≤5mg/L，SO₄^2-≤5mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准一致。水基础液中固体颗粒粒径≤500nm、微生物含量≤20CFU/mL。纳米添加剂为纳米碳化钨，纳米碳化物平均颗粒的大小范围为30nm～100nm，粒径偏差不超过10nm。辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体0.4wt%的分散稳定剂、0.7%的抗沉降稳定剂，均为分析纯。分散稳定剂为羧甲基纤维素钠；抗沉降稳定剂是蒙脱土。本实施方式的水基纳米碳化物流体的制备方法为：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在40℃温度条件下搅拌30min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在33℃温度条件下搅拌40min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在50℃温度条件下搅拌20min，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于40℃下进行超声波分散，分散40min，即可得到水基纳米碳化物流体。制备2个月后表观图，碳化物颗粒在溶液中的分散、抗沉降稳定性好，溶液无澄清、无团聚现象。溶液流变特性好，固相体积分数高，粘度可调。实施方式六：本实施方式的水机纳米炭化物流体的具体成分为：97wt%水基础液、1wt%纳米添加剂、2wt%辅助添加剂。水基础液中的Ca²⁺、Mg²⁺≤10mg/L，Al³⁺≤0.2mg/L，Cl^-≤6mg/L，PO₄^3-≤5mg/L，SO₄^2-≤5mg/L，其它离子含量与生活饮用水卫生标准一致。水基础液中固体颗粒粒径≤500nm、微生物含量≤20CFU/mL。纳米添加剂为纳米碳化物，包括ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="15"/>晶型的纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米碳化硼或纳米碳化钨中的任意一种，纳米碳化物平均颗粒的大小范围为20nm～100nm，粒径偏差不超过10nm。辅助添加剂包括占水基纳米碳化物流体0.6wt%的分散稳定剂、1%的抗沉降稳定剂，均为分析纯。分散稳定剂为聚丙烯酸钠十二烷基磺酸钠、羧甲基纤维素钠中的任意比例混合物；抗沉降稳定剂是蒙脱土。本实施方式的水基纳米碳化物流体的制备方法为：（1）按照水基纳米碳化物流体的计量比将水基础液和分散稳定剂混合，在25℃温度条件下搅拌60min，得到稳定溶液；（2）将纳米添加剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入至稳定溶液中，在50℃温度条件下搅拌33min，得到悬浮液A；（3）将抗沉降稳定剂按照水基纳米碳化物流体的计量加入悬浮液A中，在50℃温度条件下搅拌10minmin，得到悬浮液B；（4）将悬浮液B置于50℃下进行超声波分散，分散20min，即可得到水基纳米碳化物流体。制备2个月后表观图，碳化物颗粒在溶液中的分散、抗沉降稳定性好，溶液无澄清、无团聚现象。溶液流变特性好，固相体积分数高，粘度可调。以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。