一种石墨烯在水基切削液抗菌中的用途
阅读说明：本技术 一种石墨烯在水基切削液抗菌中的用途 (Application of graphene in water-based cutting fluid antibiosis ) 是由 周铭 李虓 尤胜利 罗超贵 全金 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及石墨烯在提升水基切削液抗菌性能的用途,这一用途中,通过将石墨烯分散到水基切削液中从而提升水基切削液的抗菌性能。石墨烯添加后能够有效改善水基润滑油的抗菌能力,有效抑制水基润滑油的腐败,能够减少润滑油使用后的腐臭味,有效改善切削机床工作环境。(The invention relates to application of graphene in improving antibacterial performance of a water-based cutting fluid, wherein in the application, the antibacterial performance of the water-based cutting fluid is improved by dispersing the graphene in the water-based cutting fluid. After the graphene is added, the antibacterial capacity of the water-based lubricating oil can be effectively improved, the putrefaction of the water-based lubricating oil can be effectively inhibited, the putrefaction smell of the lubricating oil after use can be reduced, and the working environment of a cutting machine tool can be effectively improved.)
技术领域
本发明涉及蒸酒设备领域，具体涉及一种石墨烯在水基切削液抗菌中的用途。
背景技术
近年来，因石墨烯拥有优异的电学性能、热学性能、机械性能、电化学性能以及光学性能等，受到了广泛的关注。石墨烯因其超强的机械性能, 再加上特有的低摩擦系数和耐磨性在润滑领域也引起了极大的关注，石墨烯被认为是最有前途和有吸引力的润滑纳米材料之一，是固体润滑剂和润滑油添加剂的优秀候选材料，在摩擦学应用中具有巨大潜力。
虽然石墨烯在改善润滑油的摩擦学性能方面效果显著，但石墨烯极易团聚，使其在润滑油中的分散稳定性受到严重影响，很容易产生聚集沉淀，不利于石墨烯的进一步应用。通常情况下石墨烯在润滑油中易发生不可逆的聚集和沉淀，主要是因为石墨烯自身的不溶性以及片层之间存在范德华力和π-π堆积作用。石墨烯的团聚不仅会导致沉淀，而且会导致耐磨性和减摩能力的丧失。防止团聚对于石墨烯的应用是特别重要的，因为它们的独特性质与单独的片是相关联。
为了解决石墨烯在润滑油中易团聚这个关键问题，表面改性是目前最有效途径之一。表面改性的方法主要分为三种：共价键改性（化学改性）、非共价键改性（物理改性）以及元素摻杂改性。其中共价键表面改性方法相比其他两种方法，可以制备出更加稳定的功能化石墨烯，牢固的共价键结构可以改善其在润滑油中的分散稳定性，同时也可以提高功能化石墨烯的减摩抗磨性能，因此受到了很多研究人员的关注。石墨烯的共价键改性是指以石墨烯或氧化石墨烯表面具有活性的碳碳双键、羧基、羟基、环氧基等含氧基团为反应位点，通过共价键与改性剂中亲油基团连接来实现表面改性。
发明内容
本发明的目的是提供石墨烯在提升水基切削液抗菌性能的用途。
这一用途中，将石墨烯分散到水基切削液中从而提升水基切削液的抗菌性能。
优选地，先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯进行分散，从而提升水基切削液的抗菌性能。
优选地，所述的石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.01%—0.2%。
本发明的另一目的是提供石墨烯与十六烷基三甲基溴化铵分散体系用于提升水基切削液抗菌性能的用途。
这一用途中，将石墨烯与十六烷基三甲基溴化铵分散到水基切削液中从而提升水基切削液的抗菌性能。
优选地，先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯与十六烷基三甲基溴化铵进行分散。
优选地，所述的石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.01%—0.2%；所述的十六烷基三甲基溴化铵在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.5-2%。
优选地，石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵在水基切削液中的分散方法包括以下步骤：
优选地，石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵加入稀释至使用浓度的水基切削液，搅拌均匀，然后在50-70℃下超声1-3小时。
优选地，所述的石墨烯的粒径为5-8um，层数为1-10层。
本发明公开了石墨烯在润滑油抗菌中的新用途，石墨烯分散于水基润滑油中后，能够有效改善水基润滑油的抗菌能力，有效抑制水基润滑油的腐败，能够减少润滑油使用后的腐臭味，有效改善切削机床工作环境。
附图说明
图1为切削液中各分散剂体系石墨烯的浓度随时间变化情况图；
图2为细菌和真菌风热标准菌片菌落数对照图；
图3为各组样品细菌菌落数随时间变化图；
图4为各组样品真菌菌落数随时间变化图；
图5为各组样品PH值随时间变化情况图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本发明。
实施例1
石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.01%。
先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯进行分散，分散方法为：先用搅拌均匀，50℃下超声1小时。
实施例2
石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.2%。
先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯进行分散，分散方法为：先用搅拌均匀， 70℃下超声3小时。
实施例3
石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.02%。
先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯进行分散，分散方法为：先用搅拌均匀，60℃下超声2小时。
实施例4
石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.1%，十六烷基三甲基溴化铵在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.5%。
先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵进行分散，分散方法为：先用搅拌均匀，50-70℃下超声1-3小时
实施例5
石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.15%，十六烷基三甲基溴化铵在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为2%。
先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵进行分散，分散方法为：先用搅拌均匀，55℃下超声1.5小时。
实施例6
石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.12%，十六烷基三甲基溴化铵在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量1%。
先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵进行分散，分散方法为：先用搅拌均匀，65℃下超声2.5小时。
实施例7
石墨烯在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为0.08%，十六烷基三甲基溴化铵在使用浓度的水基切削液中的重量百分比含量为1.5%。
先将纯水基切削液加水稀释至使用浓度，然后加入石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵进行分散，分散方法为：先用搅拌均匀，58℃下超声1.8小时。
实施例8：
不同石墨烯分散体系的稳定性对比
将纯切削液（网上购买，品牌为欧格森全能型微乳化切削液）按1：10的比例用纯水稀释；在稀释后的切削液中加入0.1%的石墨烯和不同的分散剂，然后用磁力搅拌器搅拌均匀，然后超声3小时（温度为60℃）制备获得。用紫外-可见光分光光度计测量在不同分散剂作用下石墨烯在水基切削液中的浓度随时间变化情况，结果见图1。
图1中各英文简写代表的分散剂分别为：
SLS十二烷基磺酸钠，SDS十二烷基硫酸钠，SDBS十二烷基苯磺酸钠，M三聚氰胺，CTAB十六烷基三甲基溴化铵，STAC十八烷基三甲基氯化铵；
从图1可以看出，随着时间的变化，各分散体系下石墨烯在水基切削液中的浓度逐渐降低，相比其他的体系，STAC分散体系下石墨烯浓度降低的速率最大，这说明在此体系下石墨烯分散性比较差，与前面的实验结果相似，其他几种种分散体系下石墨烯浓度下降速率较缓慢，从目前测量结果来看，CTAB（十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)）分散体系下石墨烯分散更稳定，更持久，再超过30天后其分散浓度明显大于其他各组，这说明在CTAB分散体系下石墨烯可以更均匀的分散在水基切削液中。
实施例9
一、抗菌对照实验
将纯切削液（网上购买，品牌为欧格森全能型微乳化切削液）按1：10的比例用纯水稀释至使用状态，等分成三份样品，第一份样品作为空白对照品，第二份样品加入0.1%石墨烯分散均匀，第三份样品加入0.1%石墨烯和1%的十六烷基三甲基溴化铵分散均匀，然后将三份样品于常温下露天静置，定期提取样品分别制成细菌菌片和真菌菌片，与对照图对比进行检测，同时定期对样品进行pH检测。
细菌检测结果见图3，可见第二份样品和第三份样品的细菌繁殖数均大大少于空白对照样品；15天时，第二份样品和第三份样品细菌菌落数甚至少于第7天时的空白对照样品的菌落数；第三份样品细菌菌落数繁殖速度还要低于第二份样品的细菌菌落数繁殖速度，可见，将石墨烯分散于使用状态切削液中，能够有效提升切削液的抗细菌作用。
真菌检测结果见图4，可见第二份样品和第三份样品的真菌繁殖数均大大少于空白对照样品；15天时，第二份样品和第三份样品真菌菌落数甚至少于第7天时的空白对照样品的菌落数；第三份样品真菌菌落数繁殖速度还要低于第二份样品的真菌菌落数繁殖速度，可见，将石墨烯分散于使用状态切削液中，能够有效提升切削液的抗真菌作用。
pH值结果如图5所示，从图中可以看出随着天数的增加各切削液的PH值在减小，这说明随着天数的增加，菌落的数量在增加，进而改变了切削液的PH值，而其中，第二份样品和第三份样品的pH值减小速度大大慢于空白对照组，而第三份样品pH值减小速度慢于第二份样品，这也从侧面体现第二份样品和第三份样品的抗菌性能。