CN102174343A - 磷脂基金属加工乳化液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磷脂基金属加工乳化液，以体积百分比表示，其成分配比为：改性大豆磷脂10～50%，吐温-803～16%，无水乙醇0.3～5%，磷化液防锈剂0.5～6%，三丹油0.5～8%，有机硅消泡剂0.5～7%，20-45%（w/v）的NaOH水溶液1.5～8%，其余为水；制备时将各成分混合均匀，经均质后制得乳化液。本发明配方合理，产品具有优良的润滑性、防锈性、冷却性、清洗性和杀菌性；稳定性较好，可满足机床、磨床、车床等设备的使用及各种加工要求，还具有挥发度低、无毒、生物降解率高、可回收利用等优点，可作为通用型金属加工切削液替代矿物油基金属加工液，并且性能优于普通矿物油基加工液。

Description

磷脂基金属加工乳化液

技术领域

本发明涉及一种金属加工液，特别是涉及一种磷脂基金属加工乳化液。

背景技术

金属加工液又称金属加工润滑剂，指在一切与金属相关的机械加工中起润滑、防锈、抗磨、耐压、冷却和清洗等作用一类物质的总称。金属加工液能延长刀具的使用寿命，防止金属零件锈蚀，带走加工过程产生的热量，有效清除零件和刀具表面上的切屑和其它粉粒，改善加工质量，提高生产效率。

金属加工液按组成不同，可分为不含水的油基加工液和水作为功能组分的水基加工液两大类。油基切削液即切削油,主要用于低速重切削和难加工材料的切削加工，其润滑性好，但冷却能力有限。水基切削液分为四大类,即乳化液、合成液体、化学溶液和半合成液。目前的金属加工液大多以矿物油为主体，这需要大量的石油资源，矿物油的生物降解性差,含多环芳烃等有害物质，容易污染环境。因此，许多发达国家相继立法控制金属加工液的排放,希望开发能生物降解的金属加工液基础油替代矿物油。大多数水基金属加工液采用亚硝酸盐和有机酚等添加剂，这些添加剂具有一定的致癌作用，使用过程中会危害操作工人的健康，排放后污染水体，造成水资源污染和环境破坏。

大豆磷脂作为油脂加工副产物其资源丰富，但却没有得到较好地利用，大部分用作饲料的拌合料，因此利用大豆磷脂开发磷脂基乳化液具有重要的价值。

大豆磷脂是存在于大豆中的各种磷酸甘油酯及其衍生物的总称。大豆磷脂在大豆中的含量为1.5%～3.2%，在大豆油脚中的含量约为40%～60%。大豆磷脂组成成分复杂，主要成分有三种: 卵磷脂、脑磷脂和肌醇磷脂。大豆磷脂是一种表面活性剂，分子由亲水的极性基团和疏水的非极性基团组成，大豆磷脂由于其特殊的化学结构而具有乳化、软化、润湿、分散、渗透、增溶、消泡及抗氧化等作用。

大豆磷脂虽然是良好的天然表面活性剂，但因其亲水亲油平衡值HLB值低，应用范围受到很大限制。为了改善大豆磷脂的亲水性能，提高HLB值，常用羟基化改性的方法改变其亲水特性，即在磷脂分子不饱和脂肪酸碳碳双键上引入两个羟基，羟基化的磷脂提高了磷脂的亲水性，其流动性好、颜色浅，HLB 值提高，碘值降低。目前这类改性大豆磷脂主要用于食品、药品、化妆品等方面。经检索，未发现将改性大豆磷脂应用于金属加工液的相关产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服背景技术中的缺陷，提供一种可生物降解、环境污染小、成本低的磷脂基金属加工乳化液。

本发明的技术方案：

一种磷脂基金属加工乳化液，以体积百分比表示，其成分配比为：改性大豆磷脂 10～50%，吐温-80 3～16%，无水乙醇0.3～5%，磷化液防锈剂0.5～6%，三丹油0.5～8%，有机硅消泡剂0.5～7%，20-45%（w/v）的NaOH水溶液1.5～8%，其余为水。

所述的磷脂基金属加工乳化液，其中改性大豆磷脂：30～35%，吐温-80 6～9%，无水乙醇0.8～2%，磷化液防锈剂2～3%，三丹油1.5～2.5%，有机硅消泡剂2～3%，35%（w/v）的NaOH水溶液4～6%，其余为水。

所述改性大豆磷脂的组分以重量百分比计：油脂占30～50%，磷脂占50～70%。

所述磷脂以重量百分比计的主要组分为：卵磷脂18～35%、脑磷脂15～25%、肌醇磷脂10～20%、磷脂酸10～20%。

所述磷化液防锈剂为磷酸锌系防锈剂、磷酸钙系防锈剂、磷酸铁系防锈剂或磷酸锰系防锈剂。

所述磷化液防锈剂为磷酸锌系防锈剂，以重量百分比计的组成为：磷酸15～20%，氧化锌5～6%，磷酸二氢钠4～6%，钼酸铵0.3～0.5%，植酸0.1～0.3%，乙酸锰0.1～0.3%，柠檬酸0.3～0.5%，乳化剂OP-10 0.3～0.5%，其余为水。

所述磷脂基金属加工乳化液的制备方法如下：按成分配比计量各组分，将水加入乳化机中，开启搅拌装置，将吐温80和无水乙醇依次缓慢加入乳化机中，充分混匀得混合液，将改性大豆磷脂在高速搅拌下加入所述混合液中，混合均匀后，加入NaOH水溶液调节pH值至7.5～9，在高速搅拌下依次加入三丹油、磷化液防锈剂和有机硅消泡剂，制得混合均匀的乳化状溶液，经均质后制得所述乳化液。

本发明的积极有益效果

（1）本发明的金属加工乳化液配方合理，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性、清洗性和杀菌性；产品稳定性较好，在存储和使用过程中不分层、不析出沉淀物，可满足机床、磨床、车床等设备及各种加工工艺(车、钻、扩、孔等) 的要求，还具有挥发度低、无毒、生物降解率高、可回收利用等优点，可作为通用型金属加工切削液替代矿物油基金属加工液，并且其加工性能和环保性能优于普通矿物油基加工液。

（2）本发明的金属加工乳化液主要原料为改性大豆磷脂，原料来源广泛且价格低廉，资源可再生,成本较低，可以使废弃资源得以利用，而且还能提高农副产品的附加值；制备工艺简单，能耗较低。

（3）本发明的金属加工乳化液具有生物降解性，环境污染小，并且可节省石油等矿物资源，具有广阔的应用前景。

（4）本发明的金属加工乳化液通过在车、齿轮切削和螺纹加工等金属加工方面的实际应用表明，各方面性能均达到了金属加工的要求。由于该产品不含对人体有害的亚硝酸钠和矿物油，工作环境干净无味；切削时切削区能形成润滑油膜，切削液的最大无卡咬负荷巧值达到640N以上，能大大降低切削力，降低刀具及砂轮的消耗。同普通乳化油相比，金属表面的加工精度较高，乳化液能渗入到工件切削表面的极细微裂缝中，使表面金属晶格脆化，切削加工容易进行，同时刀具的使用温度降低，能够延长刀具的使用寿命。

具体实施方式

实施例1：一种磷脂基金属加工乳化液，以体积百分比表示，其成分配比为：改性大豆磷脂 33%，吐温-80 7%，无水乙醇1%，磷化液防锈剂2.5%，三丹油2%，有机硅消泡剂2.5%，35%（w/v）的NaOH水溶液4%，其余为水。

原料改性大豆磷脂的组成和性能指标参见表1、表2，其中磷化液防锈剂为磷酸锌系防锈剂，以重量百分比计，其组成为：磷酸15%，氧化锌5%，磷酸二氢钠5%，钼酸铵0.4%，植酸0.2%，乙酸锰0.2%，柠檬酸0.4%，乳化剂OP-10 0.4%，其余为水。

其中的有机硅消泡剂是以二甲基硅油（或叫聚二甲基硅氧烷）为主要原料，添加其它辅料，经乳化而成的一种消泡剂，市场上有售。

制备方法：按成分配比计量各组分，将水加入乳化机中，开启搅拌装置，将吐温80和无水乙醇依次缓慢加入乳化机中，充分混匀得混合液，将改性大豆磷脂在高速搅拌下加入所述混合液中，混合均匀后，加入35%（w/v）氢氧化钠水溶液调节pH值至8.0，在高速搅拌(2000～5000r/min)下依次加入三丹油、磷化液防锈剂和有机硅消泡剂，制得混合均匀的乳化状溶液，再经均质后制得乳化液。

表1 原料改性大豆磷脂的组成

成分	含量
		卵磷脂	18%～35%
脑磷脂	15%～25%
		肌醇磷脂	10%～20%
磷脂酸	10%～20%
		其他磷脂	8%～15%

表2 原料改性大豆磷脂的性能指标

指标	原料改性大豆磷脂
		加特纳色度	≤10
丙酮不溶物%	≥60
		正己烷不溶物%	≤0.15
水份及挥发物%	≤1.5
		酸价mg/g	≤35
过氧化值meq/kg	≤40
		碘值g/100g	≤90

实施例2：磷脂基金属加工乳化液，原料要求与制备方法同实施例1基本相同，不同之处在于：

原料配比：改性大豆磷脂 30%，吐温-80 6%，无水乙醇0.8%，磷化液防锈剂2%，三丹油3%，有机硅消泡剂2.5%，35%（w/v）的NaOH水溶液4%，其余为蒸馏水。

所用磷化液防锈剂为磷酸锌系防锈剂，其重量组成为：磷酸18%，氧化锌6%，磷酸二氢钠4%，钼酸铵0.5%，植酸0.2%，乙酸锰0.3%，柠檬酸0.3%，乳化剂OP-10 0.4%，其余为水。产品pH值为8。

实施例3：磷脂基金属加工乳化液，原料要求与制备方法同实施例1相同，不同之处在于：

原料配比：改性大豆磷脂 33%，吐温-80 8%，无水乙醇1.5%，磷化液防锈剂4%，三丹油3%，有机硅消泡剂3%，35%（w/v）的NaOH水溶液5%，其余为蒸馏水。产品pH值为8.5。

所述磷化液防锈剂为磷酸锌系防锈剂，以重量百分比计的组成为：磷酸20%，氧化锌5.5%，磷酸二氢钠5%，钼酸铵0.4%，植酸0.2%，乙酸锰0.2%，柠檬酸0.4%，乳化剂OP-10 0.4%，其余为水。

实施例4：磷脂基金属加工乳化液，原料要求与制备方法同实施例1相同，不同之处在于：

原料配比：改性大豆磷脂 35%，吐温-80 8%，无水乙醇2.0%，磷酸钙系防锈剂5%，三丹油3.5%，有机硅消泡剂4%，30%（w/v）的NaOH水溶液10%，其余为蒸馏水。

实施例5：磷脂基金属加工乳化液，原料要求与制备方法同实施例1相同，不同之处在于：

原料配比：改性大豆磷脂 34%，吐温-80 8%，无水乙醇1%，磷酸铁系防锈剂3%，三丹油1%，有机硅消泡剂3%，40%（w/v）的NaOH水溶液2%，其余为蒸馏水。

实施例6：磷脂基金属加工乳化液，原料要求与制备方法同实施例1相同，不同之处在于：

原料配比：改性大豆磷脂 50%，吐温-80 10%，无水乙醇3.3%，磷酸铁系防锈剂0.5%，三丹油0.5%，有机硅消泡剂0.5%，35%（w/v）的NaOH水溶液4%，其余为蒸馏水。

实施例7：磷脂基金属加工乳化液，原料要求与制备方法同实施例1相同，不同之处在于：

原料配比：改性大豆磷脂 45%，吐温-80 15%，无水乙醇2.5%，磷酸锰系防锈剂2%，三丹油1%，有机硅消泡剂6%，35%（w/v）的NaOH水溶液5%，其余为蒸馏水。

实施例8：磷脂基金属加工乳化液，原料要求与制备方法同实施例1相同，不同之处在于：

原料配比：改性大豆磷脂 40%，吐温-80 13%，无水乙醇2%，磷酸锰系防锈剂6%，三丹油2.5%，有机硅消泡剂7%，35%（w/v）的NaOH水溶液6%，其余为蒸馏水。

产品性能检测：按照国标GB6144–85的方法对上述实施例中的乳化液进行性能测定，结果如下表3。

表3 本发明的乳化液性能指标

项目	质量指标
		外观	乳化状均匀液相
贮存安定性	合格
		透明度	半透明
pH值	8～9
		消泡性(mL/10min)	≤1
腐蚀性（灰口铸铁）	A 级
		腐蚀性（紫铜）	A 级
腐蚀性（铝合金）	A 级
		防锈性（单片）	A 级
防锈性（叠片）	A 级
		对机床油漆的适应性	合格

Claims (7)

1.一种磷脂基金属加工乳化液，其特征在于，以体积百分比表示，其成分配比为：改性大豆磷脂 10～50%，吐温-80 3～16%，无水乙醇0.3～5%，磷化液防锈剂0.5～6%，三丹油0.5～8%，有机硅消泡剂0.5～7%，20-45%（w/v）的NaOH水溶液1.5～8%，其余为水。

2. 根据权利要求1所述的磷脂基金属加工乳化液，其特征在于，其中改性大豆磷脂：30～35%，吐温-80 6～9%，无水乙醇0.8～2%，磷化液防锈剂2～3%，三丹油1.5～2.5%，有机硅消泡剂2～3%，35%（w/v）的NaOH水溶液4～6%，其余为水。

3.根据权利要求1所述的磷脂基金属加工乳化液，其特征在于，所述改性大豆磷脂的组分以重量百分比计：油脂占30～50%，磷脂占50～70%。

4. 根据权利要求3所述的磷脂基金属加工乳化液，其特征在于，所述磷脂以重量百分比计的主要组分为：卵磷脂18～35%、脑磷脂15～25%、肌醇磷脂10～20%、磷脂酸10～20%。

5.根据权利要求1所述的磷脂基金属加工乳化液，其特征在于，所述磷化液防锈剂为磷酸锌系防锈剂、磷酸钙系防锈剂、磷酸铁系防锈剂或磷酸锰系防锈剂。

6.根据权利要求1所述的磷脂基金属加工乳化液，其特征在于，所述磷化液防锈剂为磷酸锌系防锈剂，以重量百分比计的组成为：磷酸15～20%，氧化锌5～6%，磷酸二氢钠4～6%，钼酸铵0.3～0.5%，植酸0.1～0.3%，乙酸锰0.1～0.3%，柠檬酸0.3～0.5%，乳化剂OP-10 0.3～0.5%，其余为水。

7.根据权利要求1-6任一项所述磷脂基金属加工乳化液，其特征在于，制备方法如下：按成分配比计量各组分，将水加入乳化机中，开启搅拌装置，将吐温80和无水乙醇依次缓慢加入乳化机中，充分混匀得混合液，将改性大豆磷脂在高速搅拌下加入所述混合液中，混合均匀后，加入NaOH水溶液调节pH值至7.5～9，在高速搅拌下依次加入三丹油、磷化液防锈剂和有机硅消泡剂，制得混合均匀的乳化状溶液，经均质后制得所述乳化液。