CN101323813A - 多效型水基合成切(磨)削液及制备方法 - Google Patents

多效型水基合成切(磨)削液及制备方法 Download PDF

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多效型水基合成切(磨)削液，由水溶性润滑剂、清洗剂、极压抗磨剂、防锈剂、抗菌剂、络合剂、增溶剂、抗静电剂组成，水溶性润滑剂是乙醇胺和油酸三乙醇胺混合物，清洗剂是阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，极压抗磨剂是添加剂A、B、C、D、E和F中的一种或者两种，防锈剂是苯并三氮唑和苯甲酸钠，抗菌剂是硼酸和硼砂，络合剂是EDTA，增溶剂是尿素；提高了切削液的各项性能；无毒无味，对人体无害，系环境有好产品；不会伤害使用者的皮肤；使用周期一般为6个月以上。

Description

多效型水基合成切(磨)削液及制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属加工切(磨)削液，系属于高水基型高效低成本多用途切(磨)削液的制备方法。
背景技术
性能优良的切削液具有良好的冷却、润滑、清洗及防锈性能，对提高切削加工质量和效率，减少刀具磨损等有着显著效果。目前，国内外使用的水溶性切削液主要分为乳化型切削液和水基合成切削液。前者主要由水、矿物油和乳化剂组成，其特点是润滑性能好，但是在稳定性、渗透性上较差，易产生发霉发臭，使用周期短等现象；后者主要由各种水溶性添加剂(如润滑剂、极压抗磨剂、防锈剂、表面活性剂等)和水组成，其特点是不含油，在性能上具有良好的润滑性、冷却性、清洗性、防锈性、稳定性，使用周期长，从环保、节约能源等方面具有积极的意义，是切(磨)削液发展的主流，也是国内外研制的热点。CN86102438公开了不含矿物油的无油切削液，其特征是成本低，制备简单，无污染，无害，但仍然存在使用时间短，润滑防锈性差等问题；CN91105163公开了长寿命合成切削液，性能优良，但由于含有杀菌剂，因而有一定的毒副作用；CN94108478公开了硫化水性切削液，其切削液的各项性能都优良，但是其组成物的原料成本高，并且含有硫化物，对环境有一定的影响；CN1459493公开了性能优良的长效性合成切削液，但是在组成中的1号单体、2号单体、3号单体均是500℃下进行反应，能耗大；CN1746281、CN1746282公开了环保型切(磨)削液，它具有润滑、极压抗磨、防锈性能好，无毒，对人体、环保无害，使用周期长的特性，但是由于添加了比较昂贵的钼酸盐、聚醚类化合物，产品成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种不含矿物油、亚硝酸盐、重金属以及氯、硫、磷、酚、铬等有害有毒化合物的成本低的多功能水基合成切(磨)削液，广泛用于各种机床。
本发明的多效型水基合成切(磨)削液，由水溶性润滑剂、清洗剂、极压抗磨剂、防锈剂、抗菌剂、络合剂、增溶剂、抗静电剂组成。水溶性润滑剂是乙醇胺和油酸三乙醇胺混合物，清洗剂是阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，极压抗磨剂是添加剂A、B、C、D、E和F中的一种或者两种，防锈剂是苯并三氮唑和苯甲酸钠，抗菌剂是硼酸和硼砂，络合剂是EDTA，增溶剂是尿素；即乙醇胺、油酸三乙醇胺、苯甲酸钠、硼酸、硼砂、尿素、乙二胺四乙酸钠、苯并三氮唑、抗静电剂、添加剂A、B、C、D、E、F以及阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂组成。各组份的作用是添加剂A、B、C、D、E、F是润滑、极压抗磨、防锈剂，油酸三乙醇胺是润滑、清洗、防锈剂，苯甲酸钠是防锈防腐剂，硼砂、硼酸是抗菌、防锈，尿素是增溶剂，乙二胺四乙酸钠是络合剂，苯并三氮唑是防锈剂，表面活性剂是润滑、清洗以及提高工件光洁度，抗静电剂是可防止切削过程中产生的铁屑在工件表面的静电附着。它们的组成重量百分比如下：
络合剂EDTA     0～10％，最好是0～5％，
硼酸           0.5～15％，最好是1～10％，
硼砂           0.2～20％，最好是1～12％，
苯甲酸钠       0.05～10％，最好是0.1～5％，
尿素           0.1～12％，最好是1～8％，
乙醇胺         1～3％，最好是5～20％，
油酸三乙醇胺   1～15％，最好是3～10％，
添加剂A、B、C、D、E、F  各0.3～15％，最好是1～10％。
表面活性剂     0.05～10％，最好是0.1～5％，
抗静电剂        0.05～5％，最好是0.1～3％，
苯并三氮唑      0.01～5％，最好是0.02～3％，
水              余量。
本发明的多效型水基合成切(磨)削液制备方法，其成分重量百分比为：
尿素              0.1～12％，
络合剂EDTA        0～10％，
硼酸              0.5～15％，
硼砂              0.2～20％，
苯并三氮唑        0.01～5％，
苯甲酸钠          0.05～10％，
添加剂            0.3～15％，
表面活性剂        0.05～10％，
乙醇胺            1～3％，
油酸三乙醇胺      1～15％，
抗静电剂          0.05～5％，
水                余量；
将水放入釜内，搅拌加热升温至60～70℃，依次加入络合剂EDTA、苯甲酸钠、硼酸、尿素、苯并三氮唑、表面活性剂、油酸三乙醇胺、添加剂、乙醇胺、硼砂、抗静电剂，混合均匀，降温放料，得到外观为黄色透明液。
上述本发明的多效型水基合成切(磨)削液制备方法，其重量百分比最好为：
尿素                1～8％，
络合剂EDTA          0～5％，
硼酸                1～10％，
硼砂              1～12％，
苯并三氮唑        0.02～3％，
苯甲酸钠          0.1～5％，
添加剂            1～10％。
表面活性剂        0.1～5％，
乙醇胺            5～20％，
油酸三乙醇胺      3～10％，
抗静电剂          0.1～3％，
水                余量。
上述本发明的多效型水基合成切(磨)削液及制备方法，添加剂A、B、C、D、E、F，是这样合成的：
添加剂A  脂肪酸/硼酸盐/乙醇胺＝1∶1∶3mol
         于100～140℃反应5小时即可；
添加剂B  脂肪酸/柠檬酸/乙醇胺＝1∶1∶3mol
         于60～120℃反应即可；
添加剂C  脂肪酸/月桂酸/乙醇胺＝1∶1∶3mol
         于80～120℃反应即可；
添加剂D  脂肪酸/癸二酸/乙醇胺＝1∶0.8∶3mol
         于90～130℃反应即可；
添加剂E  癸二酸/一元羧酸/乙醇胺＝0.8∶0.6∶3mol
         于60～100℃反应即可；
添加剂F  蓖麻油酸/乙醇胺＝1∶2mol
         于100～150℃反应而得。
以上六种添加剂由于工艺配方合理，则具有极压抗磨、清洗、防锈等功能。
本发明的多效型水基合成切(磨)削液，由水溶性润滑剂、清洗剂、极压抗磨剂、防锈剂、抗菌剂、络合剂、抗静电剂在水溶液中溶解反应而制得。
本发明的特点是(1)由于综合性能好的添加剂为原料，再加上工艺配方合理，可提高切(磨)削液的润滑、极压抗磨、防锈性能，并且配方合理，不加消泡剂，其消泡性≤2mol/10min，防锈性单片＞150h，叠片＞24h，表面张力＜30dyh/cm；(2)由于在切削液组成中不含昂贵的钼酸盐、聚醚类等化合物，成本低廉；(3)由于不含亚硝酸盐、矿物油、重金属盐、磷、氯、硫、铬、酚、醛以及杀菌剂等有害物资，无毒无味，对人体无害，系环境友好产品；(4)由于产品的PH值控制在8～9，不会伤害使用者的皮肤；(5)由于不含易发霉的矿物油等油类，而且添加了硼酸等抗菌剂，所以使用周期一般为6个月以上；(6)由于本发明产品的工作液为清晰透明，有利于观察加工表面，可提高加工件光洁度，而且表面张力低，润滑性好，可提高刀具使用寿命。
本发明中的防锈性检验按GB6144-85标准检测
下面通过实施例具体说明本发明。
具体实施方式
实施例1、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60～70℃，每间隔20min依次加入0.1kg EDTA、5kg苯甲酸钠、3kg硼酸、1kg尿素、0.1kg苯并三氮唑、0.6kg K12、5kg油酸三乙醇胺、6kg添加剂A、8kg乙醇胺、0.6kg OP10、0.6kg抗静电剂，混合均匀，降温至30℃放料，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，消泡性≤2ml/10min，表面张力29.8dyn/cm，防锈性单片＞120h，叠片＞16h的切削液，工作液浓度为1.3～1.6％。
实施例2、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60～70℃，每间隔20min依次加入0.1kg EDTA、3kg苯甲酸钠、3kg硼酸、1kg尿素、0.1kg苯并三氮唑、0.6kg K12、6kg油酸三乙醇胺、7kg添加剂A、8kg乙醇胺、0.6kg OP10、0.6kg抗静电剂，混合均匀，降温至30℃放料，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，消泡性≤2ml/10min，表面张力27.4dyn/cm，防锈性单片＞128h，叠片＞16h的切削液。
实施例3、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60℃左右，每间隔20min依次加入0.1kg EDTA、4.8kg苯甲酸钠、3kg硼砂、1kg尿素、0.3kg苯并三氮唑、0.6kg LAS、4kg油酸三乙醇胺、8kg添加剂B、7kg乙醇胺、0.6kg 6501、0.6kg抗静电剂，混合均匀，降温至30℃放料，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，消泡性≤2ml/10min，表面张力27.5dyn/cm，防锈性单片＞120h，叠片＞22h的切削液。
实施例4、除以10kg添加剂C代替8kg添加剂B外，其余同实施例3。
实施例5、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60～70℃，每间隔20min依次加入0.1kg EDTA、4.8kg苯甲酸钠、2kg硼酸、1kg硼砂、4kg油酸三乙醇胺、6kg添加剂D、2kg添加剂A、1kg尿素、0.3kg苯并三氮唑、0.6kg LAS、7kg乙醇胺、0.6kg 6501、0.6kg抗静电剂，混合均匀，降温至30℃放料，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，消泡性≤3ml/10min，表面张力24.8dyn/cm的切削液。
实施例6、以添加剂C代替添加剂B外其它同实施例2，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，消泡性≤2ml/10min，表面张力为26.8dyn/cm，防锈性单片＞150h，叠片＞24h的切削液。
实施例7、以添加剂D代替添加剂A外其它同实施例1，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，清洗性≤2ml/10min，表面张力为26.2dyn/cm，防锈性单片＞150h，叠片＞24h的切削液。
实施例8、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60℃左右，每间隔20min依次加入0.1kg EDTA、4.8kg苯甲酸钠、5kg硼酸、1kg尿素、0.3kg苯并三氮唑、0.6kg AES、4kg乙醇胺、8kg添加剂E、4kg油酸三乙醇胺、0.8kg AEO-9、0.4kg抗静电剂，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，消泡性≤2ml/10min，表面张力为27.2dyn/cm，防锈性单片＞150h，叠片＞24h的切削液。
实施例9、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60℃左右，每间隔20min依次加入0.08kg EDTA、5kg苯甲酸钠、4.8kg硼砂、1kg尿素、0.3kg苯并三氮唑、0.6kg AES、5kg乙醇胺、7kg添加剂E、4kg油酸三乙醇胺、0.8kg AEO-9、0.4kg抗静电剂，得到外观为黄色透明液，5％稀释液PH值为8～9，消泡性≤2ml/10min，表面张力为28.2dyn/cm的切削液。
实施例10、以添加剂F代替添加剂E外其它同实施例5，得到外观为黄色透明液，PH值为8～9，消泡性≤1ml/10min，表面张力24.8dyn/cm，防锈性单片＞120h，叠片＞16h的切削液。
实施例11、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60℃左右，每间隔20min依次加入0.1kg EDTA、4.8kg苯甲酸钠、5kg硼酸、3kg硼砂、2kg尿素、0.3kg苯并三氮唑、0.6kg K12、0.8kg 6501、0.4kg抗静电剂、4kg乙醇胺、3kg添加剂C、6kg油酸三乙醇胺，得到外观为黄色透明液，5％稀释液PH值为8～9，表面张力为32dyn/cm，消泡性≤5ml/10min，消泡性≤5ml/10min的切削液。
实施例12、将70kg水放入釜内，搅拌加热升温至60℃左右，每间隔20min依次加入0.1kg EDTA、5kg苯甲酸钠、3kg硼酸、1kg尿素、0.1kg苯并三氮唑、0.6kg K12、5kg油酸三乙醇胺、5kg硼砂、9kg乙醇胺、0.6kgNP10、0.6kg抗静电剂，混合均匀后得到外观为黄色透明液，5％稀释液PH值为8～9，表面张力为38.3dyn/cm，消泡性≤4ml/10min，防锈性单片＞96h，叠片＞8h的切削液。

Claims (6)

1、一种多效型水基合成切(磨)削液，由水溶性润滑剂、清洗剂、极压抗磨剂、防锈剂、抗菌剂、络合剂、增溶剂、抗静电剂组成，水溶性润滑剂是乙醇胺和油酸三乙醇胺混合物，清洗剂是阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，极压抗磨剂是添加剂A、B、C、D、E和F中的一种或者两种，防锈剂是苯并三氮唑和苯甲酸钠，抗菌剂是硼酸和硼砂，络合剂是EDTA，增溶剂是尿素；重量百分比为：
尿素         0.1～12％，
络合剂EDTA   0～10％，
硼酸         0.5～15％，
硼砂         0.2～20％，
苯并三氮唑   0.01～5％，
苯甲酸钠     0.05～10％，
添加剂       0.3～15％，
表面活性剂   0.05～10％，
乙醇胺       1～3％，
油酸三乙醇胺 1～15％，
抗静电剂     0.05～5％，
水           余量。
2、如权利要求1所述的切(磨)削液，其特征在于重量百分比为：
尿素          1～8％，
络合剂EDTA    0～5％，
硼酸          1～10％，
硼砂          1～12％，
苯并三氮唑    0.02～3％，
苯甲酸钠      0.1～5％，
添加剂        1～10％。
表面活性剂    0.1～5％，
乙醇胺        5～20％，
油酸三乙醇胺 3～10％，
抗静电剂     0.1～3％，
水           余量。
3、如权利要求1或2所述的切(磨)削液，其特征在于：添加剂A是由脂肪酸、硼酸盐、乙醇胺反应而得，配比为1∶1∶3mol；添加剂B是由脂肪酸、柠檬酸、乙醇胺反应而得，配比为1∶1∶3mol；添加剂C是由脂肪酸、月桂酸、乙醇胺反应而得，配比为1∶1∶3mol；添加剂D是由脂肪酸、癸二酸、乙醇胺反应而得，配比为1∶0.8∶3mol；添加剂E是由癸二酸、一元羧酸、乙醇胺反应而得，配比为0.8∶0.6∶3mol；添加剂F是由蓖麻油酸、乙醇胺反应而得，配比为1∶2mol。
4、一种多效型水基合成切(磨)削液制备方法，成分重量百分比为：
尿素          0.1～12％，
络合剂EDTA    0～10％，
硼酸          0.5～15％，
硼砂          0.2～20％，
苯并三氮唑    0.01～5％，
苯甲酸钠      0.05～10％，
添加剂        0.3～15％，
表面活性剂    0.05～10％，
乙醇胺        1～3％，
油酸三乙醇胺  1～15％，
抗静电剂      0.05～5％，
水            余量；
将水放入釜内，搅拌加热升温至60～70℃，依次加入络合剂EDTA、苯甲酸钠、硼酸、尿素、苯并三氮唑、表面活性剂、油酸三乙醇胺、添加剂、乙醇胺、硼砂、抗静电剂，混合均匀，降温放料，得到外观为黄色透明液。
5、如权利要求4所述的切(磨)削液制备方法，其特征在于重量百分比为：
尿素          1～8％，
络合剂EDTA    0～5％，
硼酸          1～10％，
硼砂          1～12％，
苯并三氮唑    0.02～3％，
苯甲酸钠      0.1～5％，
添加剂        1～10％。
表面活性剂    0.1～5％，
乙醇胺        5～20％，
油酸三乙醇胺  3～10％，
抗静电剂      0.1～3％，
水            余量。
6、如权利要求4或5所述的切(磨)削液，其特征在于添加剂A、B、C、D、E、F，是这样合成的：
添加剂A  脂肪酸/硼酸盐/乙醇胺＝1∶1∶3mol
于100～140℃反应5小时即可；
添加剂B    脂肪酸/柠檬酸/乙醇胺＝1∶1∶3mol
于60～120℃反应即可；
添加剂C    脂肪酸/月桂酸/乙醇胺＝1∶1∶3mol
于80～120℃反应即可；
添加剂D    脂肪酸/癸二酸/乙醇胺＝1∶0.8∶3mol
于90～130℃反应即可；
添加剂E    癸二酸/一元羧酸/乙醇胺＝0.8∶0.6∶3mol
于60～100℃反应即可；
添加剂F    蓖麻油酸/乙醇胺＝1∶2mol
于100～150℃反应而得。
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