CN102533422B - 一种利用硫化地沟油制备的微乳液型金属切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用硫化地沟油制备的微乳型金属切削液及其制备方法。所述微乳型金属切削液按重量份数计，由下列成分组成：硫化地沟油5-30份、机油或地沟油原油0-25份、碳酸钠或氢氧化钠3-5份、复合表面活性剂0-15份、防锈剂0.5-3份、抗氧化剂0.5-2.5份，水50-70份；所述地沟油含有下列主要成份：动植物油酸、硬脂酸、植物亚油酸和甘油。本发明的制备方法是将地沟油与适量硫磺粉混合制成硫化地沟油；将硫化地沟油与碱液混合搅拌均匀，加热得到胶状膏体；然后加入机油、乳化剂、防锈剂和抗氧化剂；用水或阴离子表面活性剂溶液将膏体稀释得到金属切削液。本发明是再生资源合理回收利用技术，对环境保护也具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用硫化地沟油制备的微乳化切削液及其制备方法。
背景技术
地沟油泛指在生活中存在的各类劣质油，尤指回收的食用油、反复使用的炸油。食用地沟油对人体健康的危害极大，是引发消化道癌症和心血管疾病的罪魁之一。目前，我国各地均有不法商贩，将地沟油回收经简单处理后以食用油卖给餐饮行业，极大了损害人们的身心健康。地沟油的回收利用技术是资源再利用领域的难题。其根本原因在于，与作为食用油销售相比较，很多地沟油的回收利用方法利润率偏低。因此，寻找附加值高、消耗周期短的地沟油无害型使用技术是合理回收利用地沟油的关键所在。
专利CN101747989A公开了一种地沟油基金属切削液的制备方法，将硼酸、苯甲酸钠、钼酸钠、油酸、三乙醇胺、石油磺酸钠和地沟油加入反应釜中，加热至60-70℃并保温反应1小时后，降温并加入乳化剂、氯化石蜡和环烷酸铅制得目标产品。制备的切削液具有润滑性、冷却性、清晰性和防锈性能好的特点，可以保护刀具，延长刀具的使用寿命；操作过程中不会对人体造成不良影响。但该发明配方中需额外添加钼酸钠、氯化石蜡、环烷酸铅以提高金属切削液的抗极压性能，需要添加三乙醇胺以提高切削液的防锈性能和防腐能力，生产成本偏高，且环烷酸铅具有一定的潜在环境危害性。
地沟油的主要成份包括油酸、硬脂酸、亚油酸和甘油。对地沟油进行硫化和皂化处理后，可以将亚油酸和油酸转化成硫化油酸，将硬脂酸、油酸和亚油酸转化成脂肪酸钠。对于微乳液型金属切削液而言，油酸和甘油是切削液油相中的主要成份，具有润滑和防锈作用。部分脂肪酸经过碳酸钠或氢氧化钠皂化后，具有乳化作用和清洗作用。硫化油酸具有抗极压作用，可以替代氯化石蜡、钼酸钠及环烷酸铅。因此，经硫化和皂化改性后的地沟油，依靠自有成分所发挥的功能，完全可以满足微乳液型金属切削液的基本技术指标要求，减少金属切削液功能添加剂的使用量，降低微乳型金属切削液的生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用改性地沟油制备的微乳液型金属切削液及其制备方法，使用少量硫磺粉对回收处理的地沟油进行改性，使用低剂量碱液对部分硫化的地沟油进行皂化，经复配工艺制备得到微乳液型金属切削液，具有成本低廉特点和优异的防锈、润滑、清洗功能，对于合理回收利用地沟油再生资源，减少对人体的健康危害具有突出的贡献；该工艺路线简单，操作性强。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种利用硫化地沟油制备的微乳型金属切削液，其特征在于按重量份数计，由下列成分组成：硫化地沟油5-30份、机油或地沟油原油0-25份、碳酸钠或氢氧化钠3-5份、复合表面活性剂0-15份、防锈剂0.5-3份、抗氧化剂0.5-2.5份，水50-70份；
所述硫化地沟油通过下述方法制备：
回收地沟油经过静置、白土或活性炭吸附、脱色、脱胶处理后，加入硫磺粉进行硫化，硫化温度为100-150℃，硫化时间为1-3小时，得到硫化地沟油；
所述地沟油含有下列主要成份：动植物油酸、硬脂酸、植物亚油酸和甘油；
所述硫磺粉与地沟油的质量比为1∶5-15；
所述地沟油原油是指回收地沟油经过静置、白土或活性炭吸附、脱色、脱胶处理后的地沟油；
一种如上所述的利用硫化地沟油制备微乳型金属切削液的方法，其特征在于步骤如下：
①回收地沟油经过静置、活性炭吸附、脱色、脱胶处理后，加入硫磺粉进行硫化，硫化温度为100-150℃，硫化时间为1-3小时，得到硫化地沟油；
所述硫磺粉与地沟油的质量比为1∶5-15；
②将碳酸钠或氢氧化钠配制成质量分数为3-10％的水溶液，按照碳酸钠水溶液或氢氧化钠水溶液：硫化地沟油为1∶1的比例搅拌混合，加热至30-90℃进行皂化，搅拌0.5-2小时制成胶状膏体；
③将上述的胶状膏体、机油或地沟油原油、抗氧化剂、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、防锈剂在室温条件下混合搅拌均匀；
④在搅拌状态下，用水或阴离子表面活性剂烷基磺酸盐水溶液稀释至5-100倍，即得到硫化地沟油基微乳型金属切削液；
本发明中所述微乳型金属切削液的油相由硫化地沟油和机油复配而成；硫化地沟油中含有的油酸和甘油以及机油为润滑剂；硫化油酸为极压剂；碳酸钠或氢氧化钠为pH调节剂和皂化剂；阴离子烷基磺酸盐和硬脂酸经皂化后的脂肪酸钠为清洗剂；非离子表面活性剂聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯为乳化剂；
防锈剂可以是苯并三氮唑、三乙醇胺或六亚甲基四胺；抗氧化剂可以是苯甲酸钠或苯甲酸钠与柠檬酸的混合物。
本发明的有益效果在于：
1、本发明为地沟油的改性应用，属于再生资源的高效化、无害化利用技术；
2、本发明结合地沟油的成分特征，充分考虑了地沟油中油酸、亚油酸和硬脂酸在经过硫化和皂化后，各个产物在微乳液型金属切削液中所起到的作用，降低甚至是避免了部分切削液添加剂的使用，节省了生产成本；
3、配制的微乳液型金属切削液为乳白色，pH值在8-10之间，没有刺激性气味，稳定性好。防锈和防腐性能均符合微乳液型金属切削液的国家和行业相关标准；
4、本发明中涉及到的机油可以为68#、100#或150#机油，亦可以为经脱胶、脱色后重复利用的回收机油，可以进一步降低生产成本；本发明中的机油还可以使用地沟油原油完全代替。
具体实施方式
实施例1
将经脱胶、脱色回收得到的地沟油加入到反应釜中，按照硫磺粉∶地沟油为1∶10的比例加入过180目筛的硫磺粉。加热到120℃，保持1.5h。得到硫化地沟油。将68#机油、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、苯并三氮唑依次加入到反应釜中，混合搅拌均匀。向反应釜中注入质量分数为3％的碳酸钠溶液进行皂化，皂化温度为70℃，皂化时间为1小时。
所说的各组分质量百分比为：硫化地沟油15％、硫磺粉1.5％、机油10％、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯1.5％、苯并三氮唑3％、5％碳酸钠水溶液69％。
用质量分数为0.5％的十二烷基磺酸钠水溶液稀释20倍，得到微乳型金属切削液，pH为9。
实施例2：
将经脱胶、脱色回收得到的地沟油加入到反应釜中，按照硫磺粉∶地沟油为1∶10的比例加入过180目筛的硫磺粉。加热到140℃，保持1h。得到硫化地沟油。向反应釜中注入质量分数为3％的氢氧化钠溶液进行皂化，皂化温度为70℃，皂化时间为1小时。将68#机油、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、苯并三氮唑依次加入到反应釜中，混合搅拌均匀。所说的各组分质量百分比为：硫化地沟油20％、硫磺粉2％、机油5％、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯1.5％、苯并三氮唑3％、3％氢氧化钠水溶液68.5％。
用质量分数为0.1％的十二烷基磺酸钠水溶液稀释20倍，得到微乳型金属切削液。
实施例3：
将经脱胶、脱色回收得到的地沟油加入到反应釜中，按照硫磺粉∶地沟油为1∶15的比例加入过180目筛的硫磺粉。加热温度至140℃，保持1h。得到硫化地沟油。向反应釜中注入质量分数为3％的氢氧化钠溶液进行皂化，皂化温度为70℃，皂化时间为1小时。将150#机油、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、苯并三氮唑依次加入到反应釜中，混合搅拌均匀。所说的各组分质量百分比为：硫化地沟油20％、硫磺粉2％、机油5％、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯1.5％、苯并三氮唑3％、3％氢氧化钠水溶液68.5％。
用质量分数为0.1％的十二烷基磺酸钠水溶液稀释20倍，得到微乳型金属切削液。
实施例4：
将经脱胶、脱色回收得到的地沟油加入到反应釜中，按照硫磺粉∶地沟油为1∶10的比例加入过180目筛的硫磺粉。加热到120℃，保持1h。得到硫化地沟油。向反应釜中注入质量分数为3％的氢氧化钠溶液进行皂化，皂化温度为70℃，皂化时间为1小时。将聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、苯六亚甲基四胺依次加入到反应釜中，混合搅拌均匀。所说的各组分质量百分比为：硫化地沟油25％、硫磺粉2％、、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯1.5％、六亚甲基四胺3％、3％氢氧化钠水溶液68.5％。
用质量分数为0.5％的十二烷基磺酸钠水溶液稀释20倍，得到白色微乳型金属切削液。切削液的表面张力值为50dyn/cm，pH值为9.1，一级灰口铸铁(单片)防锈实验超过48小时。
实施例5：
将经脱胶、脱色回收得到的地沟油加入到反应釜中，按照硫磺粉∶地沟油为1∶10的比例加入过180目筛的硫磺粉。加热到140℃，保持1h。得到硫化地沟油。向反应釜中注入质量分数为5％的碳酸钠溶液进行皂化，皂化温度为70℃，皂化时间为1小时。将地沟油、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、苯并三氮唑依次加入到反应釜中，混合搅拌均匀。所说的各组分质量百分比为：硫化地沟油10％、地沟油10％、硫磺粉2％、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯1.5％、亚硝酸钠3％、5％碳酸水溶液68.5％。
用质量分数为0.1％的十二烷基磺酸钠水溶液稀释50倍，得到微乳型金属切削液。切削液的表面张力值为33dyn/cm，pH值为9.0，一级灰口铸铁(单片)防锈实验超过24小时。
Claims (4)
1.一种利用硫化地沟油制备的微乳型金属切削液，其特征在于按重量份数计，由下列成分组成：硫化地沟油5-30份、机油或地沟油原油0-25份、碳酸钠或氢氧化钠3-5份、复合表面活性剂0-15份、防锈剂0.5-3份、抗氧化剂0.5-2.5份，水50-70份；
所述硫化地沟油通过下述方法制备：
回收地沟油经过静置、活性炭吸附、脱色、脱胶处理后，加入硫磺粉进行硫化，硫化温度为100-150℃，硫化时间为1-3小时，得到硫化地沟油；
所述地沟油含有下列主要成份：动植物油酸、硬脂酸、植物亚油酸和甘油；
所述硫磺粉与地沟油的质量比为1:5-15；
所述表面活性剂为聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯，或聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯与阴离子烷基磺酸盐的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种利用硫化地沟油制备的微乳型金属切削液，其特征在于所述防锈剂为苯并三氮唑、三乙醇胺或六亚甲基四胺。
3.根据权利要求2所述的一种利用硫化地沟油制备的微乳型金属切削液，其特征在于所述抗氧化剂为苯甲酸钠，或苯甲酸钠与柠檬酸的混合物。
4.一种如权利要求1～3任意一项权利要求所述的微乳型金属切削液的制备方法，其特征在于步骤如下：
①回收地沟油经过静置、活性炭吸附、脱色、脱胶处理后，加入硫磺粉进行硫化，硫化温度为100-150℃，硫化时间为1-3小时，得到硫化地沟油；
所述硫磺粉与地沟油的质量比为1:5-15；
②将碳酸钠或氢氧化钠配制成质量分数为3-10%的水溶液，按照碳酸钠水溶液或氢氧化钠水溶液：硫化地沟油质量比为1:1的比例搅拌混合，加热至30-90℃进行皂化，搅拌0.5-2小时制成胶状膏体；
③将上述的胶状膏体、机油或地沟油原油、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、抗氧化剂、防锈剂在室温条件下混合搅拌均匀；
④在搅拌状态下，用水或阴离子烷基磺酸盐稀溶液稀释至5-100倍，即得到硫化地沟油基微乳型金属切削液。
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