CN102559352A - 自乳化型的全合成切削液 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自乳化型的全合成切削液，由下列重量组分组成：自乳化酯10％-20％、表面活性剂8％-15％、防锈剂2％-5％、缓蚀剂1％-2％、杀菌剂1％-3％、水55％-65％。本发明的自乳化型的全合成切削液具有优良的稳定性，润滑性能，能适应各种铝材的切削加工，除了能用在铝合金、镁合金的加工上，还可用在铸铁、不锈钢等金属的加工上。应用在镁合金时，不仅使能有效抑制镁合金在水中的氢释现象，而且抗硬水高达12000ppm。本发明的自乳化型的全合成切削液无异味、无毒、无污染，有优良的稳定性、防腐性、润滑性、防锈性，有极高的抗硬水性，在铝金属和镁金属加工中有优异的表现。

Description

自乳化型的全合成切削液

技术领域

本发明涉及金属加工用的切削液技术领域，尤其涉及一种以自乳化酯为主料的自乳化型的全合成切削液。

背景技术

水基金属切削液问世于二十世纪四十年代，由于其低廉的成本及优良的冷却特性而得到迅速的发展。发展至今，水基金属切削液在某些金属加工领域已处于主导地位。目前，中国的水基金属加工液体系通常使用石油磺酸盐作为乳化体系，配方中的其它添加剂也大都是对环境有污染的，甚至可能对人体有毒害性。随着技术的发展，市场上出现了全合成的切削液，是由表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶性润滑剂组成，是一种颗粒极小的胶体溶液，其润湿性好，渗透能力强，冷却和清洗性能好，也有一定的润滑作用，而且其稳定性较乳化液好，使用周期长，但由于不含油，且清洗能力强，很容易把机床导轨面上的润滑油清洗掉，造成刀架移动困难，并容易在这些可移动部件的接触面产生锈蚀。

此外，近些年兴起的全合成切削液多以聚醚作为乳化和润滑主体，在加工中存在着一系列问题，如切削液的润滑在加工中由于聚醚的析出而迅速下降，如用于加工镁合金的切削液抗硬水性几乎难以达到5000ppm以上，如切削液的稳定性和寿命等等问题。因此，研制以环保的、可再生原料为基础的、高性能长寿命的全合成的金属加工液已经刻不容缓。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种自乳化型的全合成切削液，通过配方设计，提高综合性能。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

一种自乳化型的全合成切削液，由下列重量组分组成：

自乳化酯   10％-20％；

表面活性剂 8％-15％；

防锈剂     2％-5％；

缓蚀剂     1％-2％；

杀菌剂     1％-3％；

水         55％-65％。

优选地，所述自乳化酯为改性的可乳化的合成酯。

优选地，所述自乳化酯是植物油酯、动物油酯、油酸酯中的一种或为由植物油酯、动物油酯合成的酯或为由合成酯复合而成的酯。

优选地，所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。

优选地，所述阴离子表面活性剂由A料与B料反应而得，其中：A料为烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或两种以上的混合物，B料为油酸、羧酸、二聚酸、妥尔油酸、蓖麻油酸中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述非离子表面活性剂为失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述防锈剂为硼酸、葵二酸、三聚酸、二聚酸、有机羧酸盐中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述缓蚀剂为磷酸酯、妥尔油、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述杀菌剂为三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)中的一种或两种以上的混合物。

与现有技术相比，本发明的自乳化型的全合成切削液，摒弃现有技术中的全合成切削液采用聚醚等为主要原料的技术方案，由自乳化酯、表面活性剂、防锈剂、缓蚀剂、杀菌剂组成，这种以自乳化酯为主的乳化体系，使该切削液有优良的稳定性，润滑性能，能适应各种铝材的切削加工，除了能用在铝合金、镁合金的加工上，也可以用在铸铁、不锈钢等金属的加工上。尤其在镁合金切削加工上，本发明中的独特配方，不仅使镁合金在5％的稀释液中、55℃下连续浸泡30天以上，不产生变色腐蚀现象，有效抑制镁合金在水中的氢释现象，而且本发明的抗硬水高达12000ppm。总的说来，本发明的自乳化型的全合成切削液无异味、无毒、无污染，有优良的稳定性，防腐性、润滑性、防锈性和有极高的抗硬水性，在铝金属和镁金属等金属加工中有优异的表现。

具体实施方式

本发明的基本构思是：申请人创造性地以自乳化酯作为主要原料，配以表面活性剂、防锈剂、缓蚀剂、杀菌剂这些原料，再通过对各原料的重量组成进行合理设置，得到的自乳化型的全合成切削液，其综合性能大大提高。

下面对本发明做更详细的描述：

现有技术中的全合成切削液，因为防锈性和抗硬水性能差导致了对金属的耐腐蚀方面差，产品在加工中容易腐蚀变色，切削液使用寿命短。而且往往因为润滑性不够，而导致加工表面光洁度不好。

本发明着眼于这些技术问题，通过一种自乳化酯来优化切削液的乳化性、防锈性以及润滑性。自乳化酯具有良好的乳化性和防锈性，能有效提高切削液的分散能力和防锈能力，同时还具有很好的润滑性，完全弥补了全合成加工液润滑差的缺点。本发明中的自乳化酯的使用量为10％-20％，可选用现有技术中的各种自乳化酯。作为优选的技术方案，所述自乳化酯可以是植物油酯，动物油酯，油酸酯的一种；也可以是由植物油，动物油合成的酯，以及各种合成酯复合而成的酯。自乳化酯能提高切削液的防锈能力，润滑能力，乳化能力，使切削液在用大量水稀释后，形成颗粒极小的微乳液，也提高了耐硬水能力。

本发明中的缓蚀剂可选用现有技术中的各种缓蚀剂，作为优选的技术方案，选用改性磷酸酯作为缓蚀剂。改性磷酸酯呈现出结构、性能多样化的特点，能有效弥补天然磷脂在某些性能方面的不足，两者结合使用可达到完美的应用效果。改性磷酸酯优先选用P₂O₅、磷酸双酯、磷酸单酯与磷酸单体、烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、羟基丙烯酸酯的一种或两种以上的混合物，采用长链脂肪醇或脂肪醇醚、含羟基的天然油脂如蓖麻油、菜籽油、葵花籽油、棉籽油、鱼油和羊毛脂等合成磷酸酯。在磷酸化反应之前，对长链脂肪醇或脂肪醇醚、含羟基的天然油脂进行适当的改性处理，如酯交换反应、酰胺化反应、磺化反应、季铵化反应、硫酸化反应、卤化反应及醚化反应等，合理地引入更多的活性基团或暴露更多的活性基团，再进行磷酸化反应，有效地优化组合，使合成的磷酸酯具有最优化的加脂性能。

本发明的防锈剂可以为现有技术中的各种防锈剂，优选为硼酸、葵二酸、三聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或两种以上的混合物，通过多种防锈剂的联合使用，使本发明的切削液体系对各种金属及合金的防腐蚀有很好的保护作用。

将本发明得到的全合成切削液和现有技术中的同类产品做了一对比试验，如表1所示：

抗硬水的提高主要是由于自乳化酯的作用，使得5％的切削液的抗硬水性提高到12000ppm，目前市场上普通的切削液的抗硬水性能只有1000ppm左右，大部分高硬水的切削液的抗硬水性能达到2000ppm，专用于加工镁合金的切削液的抗硬水性能也只有5000ppm，目前发现的最高的耐硬水切削液的抗硬水性能达到了7000ppm，是申请号为200510041473的专利文献所涉及的耐硬水水溶性切削液。申请人比较了本发明得到的产品(以下简称本发明)以及国内外现有技术中四种比较好的全合成切削液产品(以下简称、现有技术1、现有技术2、现有技术3、现有技术4)的性能，结果如表1所示：

表1同类产品的性能对比

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

比较例

将如下的采用聚醚作为主料的全合成的切削液作为比较例：

非离子表面活性剂是失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或几种混合物；

防锈剂是硼酸、环烷酸锌、葵二酸、多聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或两种以上的混合物；

缓蚀剂是磷酸酯、妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠的一种或两种以上的混合物；

杀菌剂是三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)的一种或两种以上的混合物。

对该比较例得到的全合成切削液做稳定性，防锈性，抗硬水性，消池性等方面的检测，结果如表2所示。

实施例一

本实施例中的自乳化型的全合成切削液，由下列重量组分组成：

其中，本实施例中，自乳化酯为植物油酯。在其他实施例中，也可以选用动物油酯或油酸酯，也可以选用由植物油、动物油合成的酯，以及各种合成酯复合而成的酯。

其中，非离子表面活性剂为失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上的混合物；

其中，防锈剂是多聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或任意两种以上的混合物；

其中，缓蚀剂是磷酸酯、妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯的一种或两种以上的混合物；

其中，杀菌剂是三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)的一种或两种以上的混合物。

对本实施例得到乳化型的全合成切削液做稳定性，防锈性，抗硬水性，消泡性等方面的检测，结果如表2所示。

在其他实施方式中，各原料的组分(重量百分比)也可为：

编号

自乳化酯

表面活性剂

防锈剂

缓蚀剂

杀菌剂

水

1

10％

15％

5％

2％

3％

65％

2

12％

13％

5％

2％

3％

65％

3

18％

11％

4％

2％

2％

63％

实施例二

本实施例的自乳化型的全合成切削液，由下列重量组分组成：

其中，本实施例中，自乳化酯为动物油酯。在其他实施例中，也可以选用植物油酯或油酸酯，也可以选用由植物油、动物油合成的酯，以及各种合成酯复合而成的酯。

其中，非离子表面活性剂为失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上的混合物；

其中，防锈剂是多聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或任意两种以上的混合物；

其中，缓蚀剂是磷酸酯、妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯的一种或两种以上的混合物；

其中，杀菌剂是三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)的一种或两种以上的混合物。

同实施例一，对其做稳定性，防锈性，抗硬水性，消池性等方面的检测，结果如表2所示。

在其他实施方式中，各原料的组分(重量百分比)也可为：

自乳化酯

表面活性剂

防锈剂

缓蚀剂

杀菌剂

水

1

16％

9％

5％

2％

3％

65％

2

14％

15％

3％

1％

3％

64％

3

19％

14％

4％

2％

2％

59％

表2

通过以上实施例和比较例的对比可以看出，本发明针对当前石油资源逐渐衰竭、环保要求日益严格的背景，采用可再生、可生物降解的原料构建新型的自乳化体系用于水基金属切削液，该体系兼具乳化、防锈和润滑等特性，减少了添加剂的用量，降低了金属加工液的成本，减少了对石油资源的依赖性，具有重要的经济效益。同时，采用本发明的混合中处理添加剂所制得的全合成切削液，抗硬水性能显著提高，对铝合金和镁合金的防腐蚀效果明显提高。

以上对本发明进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自乳化型的全合成切削液，其特征在于，由下列重量组分组成：

自乳化酯      10％-20％；

表面活性剂    8％-15％；

防锈剂        2％-5％；

缓蚀剂        1％-2％；

杀菌剂        1％-3％；

水            55％-65％。

2.根据权利要求1所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述自乳化酯为改性的可乳化的合成酯。

3.根据权利要求1所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述自乳化酯是植物油酯、动物油酯、油酸酯中的一种或为由植物油酯、动物油酯合成的酯或为由合成酯复合而成的酯。

4.根据权利要求1所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。

5.根据权利要求4所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂由A料与B料反应而得，其中：A料为烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或两种以上的混合物，B料为油酸、羧酸、二聚酸、妥尔油酸、蓖麻油酸中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求4所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述非离子表面活性剂为失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上的混合物。

7.根据权利要求1所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述防锈剂为硼酸、葵二酸、三聚酸、二聚酸、有机羧酸盐中的一种或两种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述缓蚀剂为磷酸酯、妥尔油、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯中的一种或两种以上的混合物。

9.根据权利要求1所述的自乳化型的全合成切削液，其特征在于，所述杀菌剂为三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)中的一种或两种以上的混合物。