CN1026247C - 一种水溶性切削液 - Google Patents

Abstract

一种透明水溶性合成切削液组合物，由防锈剂、清洗剂、消泡剂、减磨剂等多种组分及水构成，该切削液的特点在于使用一种吗啉衍生物与硼酸的反应物作为防锈剂，安全取代了目前普遍使用的亚硝酸钠防锈剂，因而解决了切削液的毒性和污染问题，其原料易得，制备过程简单，实际切削效果好。

Description

本发明属于金属加工用的切削液，更确切地说，是一种透明水溶性合成切削液。

金属在切削加工中，刀具和工件之间有很大的压力和摩擦力，为了减少切削的阻力，改进刀具和切屑的粘接，提高切削效率，减少刀具的磨损，降低切削的温度，改善切削表面的加工光洁度，防止工作表层变质等，合理地选用切削液是非常必要的。

目前常用的切削液主要有非水溶性切削液和水溶性切削液。水溶性切削液包括乳化液和透明水溶性合成切削液（见欧风编著“石油产品应用技术”，石油工业出版社出版，1986年6月）。透明水溶性合成切削液由于不含矿物油，不易腐败，分解，使用周期长，减少环境污染，同时还具有良好的冷却，清洗，防锈等性能，不易着火，有一定的润滑作用，因此，这类切削液已被广泛应用。中华人民共和国国家标准GB6144-85已对水溶性合成切削液提出了全面的技术要求。

透明水溶性合成切削液有很多种类，但其中的重要组分防锈剂在目前仍普遍使用亚硝酸钠。亚硝酸钠虽然具有防锈效果好，使用方便等优点，但是它容易和胺类化合物反应生成亚硝酸胺，这是世界卫生医学界所公认的致癌物质，已引起许多国家对使用亚硝酸钠的注意，有的国家如美国卫生部门已禁止在工业加工中使用亚硝酸盐类化合物。在切削液中解决亚硝酸钠的毒性问题不外乎两种办法，一是降低它的使用量;二是研究新的防锈剂来代替它，而后一种才是解决问题的根本办法，但却不容易（见范树青等编“金属防锈及其试验方 法“67-70页，机械工业出版社出版，1989年3月）。近年来，在国内外有关文献上报导了取代或部分取代亚硝酸钠的新的防锈剂，如DE3304164用硼酸和乙醇胺的缩合物作为金属加工润滑剂中的防锈剂;BE870598以硼酸-乙醇胺缩合物及磺酸铵作为金属加工中的防锈蚀剂;WO8404323以有机胺盐-羧酸及硼酸的混合物作为金属的防腐蚀剂，但目前这些报导中的防锈剂由于成本较高，在推广应用中受到限制。

本发明的目的是提供一种含无毒、无污染、价格低廉的防锈剂而且切削效果好的透明水溶性合成切削液。

为达到以上目的，本发明提供一种透明水溶性合成切削液组合物，组合物中特别含有一种能够取代亚硝酸钠的新的防锈剂，该组合物的组成如下：

防锈剂    31～40%（重%，下同），

油酸三乙醇胺    1.5～4%，

消泡剂    0.3～0.5%，

乙醇胺    1～1.5%，

苯并三氮唑    0.1～0.3%，

水    余量。

以上的油酸三乙醇胺是清洗剂，是由油酸（河北周口日用化学工厂生产）与三乙醇胺（天津生化厂生产）按1∶2的重量比在常温下反应半小时所得到的。

消泡剂是由商品乙二醇（北京燕山石油化工公司生产，工业纯） 及分子量为2000的甲基硅油（上海树脂厂生产，分子量2000）按1∶50的重量比在常温下搅拌混合而成。

苯并三氮唑是具有油性、抗氧化、抗磨、防锈等多种性能的商品添加剂，已在油品添加剂的领域中普遍使用，本发明中使用的商品是由南京长江石油化工厂生产，产品型号为T706。

本发明切削液中所用的防锈剂是由吗啉的衍生物（DH）与硼酸反应后的产物所构成，此衍生物则是含有两个组分的混合物，其中的一个组分是4，4′二吗啉二乙基醚，（化学结构式为

英文名称为Dimopholinodiethyl    ether，简称为DMDEE），另一个组分是4-[2-（2-羟基乙氧基）乙基]吗啉（化学结构式为

英文名称为4-[2-（2-Hydroxyethoxy）ethyl]morpholine，简称为HEEM），其混合比（重量比）约为DMDEE∶HEEM＝2～4.5∶1，此混合物DH再与硼酸反应后即得到防锈剂产物，反应的条件为DH∶硼酸＝3～4∶1（重量比），在常温和常压下搅拌0.5～1.0小时，防锈剂的外观为棕红色并有一定稠度的液体。

DH混合物可以从二甘醇和氨为原料制备吗啉的副产物中得到。按照公开号为CN1031698A的发明专利申请中的方法，在H₂和 以Al₂O₃为载体负载Ni、Cu、Cr和/或Re活性组分所组成的催化剂存在下，将二甘醇和液氨加入到催化反应器中，在一定条件下，可以得到吗啉产物。在反应物中，除主要产物吗啉外，还含有DH混合物及少量的高聚物的副产物。由于DH混合物及少量的高聚物与吗啉的沸点相差很大，经过蒸馏后，这些副产物就作为残液留在釜底，根据操作条件的不同，副产物中可以含有30%至80%的DH混合物，其余为高聚物及未反应的二甘醇。

由于本发明提出了一种防锈效果较好而且可以取代亚硝酸钠的防锈剂，使本发明的透明水溶性合成切削液解决了毒性和污染问题。本发明切削液组合物所用原料大部分是市售商品，而防锈剂又可使用生产吗啉的廉价副产物，因此原料易得，成本降低，本发明的切削液使用效果也明显优于乳化液，金属切削的光洁度也有提高。

下面用实施例来进一步说明本发明的特点：

实施例1～4

将不同批号制备吗啉所得到的副产物，根据其DH混合物的含量，与硼酸按以上所要求的3～4∶1重量比混合，在常温及常压下搅拌0.5～1.0小时进行反应。即得到所需的防锈剂。

吗啉副产物组成，重量%^＊防锈剂

实施例

DMDEE    HEEM    DH    DH    DH，重量%    硼酸，重量%    产物代号    产物外观

1    20.2    9.8    30    25    10    a    红棕色液体

2    29.2    10.8    40    27    8    b    红棕色液体

3    46.1    13.9    60    29    9    c    红棕色液体

4    64.1    15.9    80    30    10    d    红棕色液体

[注]：＊气相色谱分析结果

实施例5～8

用实施例1～4所得到的防锈剂，制备本发明透明水溶性合成切削液。在常温常压下，先将防锈剂加入到容器中，再加入油酸三乙醇胺，然后慢慢加入水，待搅拦均匀后加入苯并三氮唑及消泡剂，最后加入乙醇胺，继续搅拌直到溶液均匀透明为止，时间约需1～2小时。

防锈剂

苯并三氮唑，    油酸三乙    乙醇胺，

实施例    消泡剂，重%    水，重%

重%    醇胺，重%    重%

代号    重%

5    a    31    0.3    0.1    1.5    1.5    65.6

6    b    35    0.4    0.2    2.5    1.5    60.4

7    c    38    0.5    0.3    3.5    1    56.7

8    d    40    0.5    0.3    4    1    54.2

下表为实施例5～8所得到的切削液用蒸馏水稀释25倍后，按照中华人民共和国国家标准GB6144-85合成切削液（Ⅰ类普通型）的主要指标进行试验的实测值。

国标GB    6144-85    本发明切削液

项目    要求    实施例5    实施例6    实施例7    实施例8

浓

外观（液态）    无分层，无沉淀，

缩    均匀液状    无分层，无沉淀，均匀综红色液体

贮存安定性

无分层、相变，    无分层，无相变，试验后能恢复原状

物    试验后恢复原状

透明度    透明，半透明    透明    透明    透明    透明

PH值    8～10.0    9    9    9    9

消泡性mL/10min    ＜2    ＜2    ＜2    ＜2    ＜2

稀

腐蚀    一级灰口铸铁    24    A级    A级    A级    A级

紫铜    55±2℃

释    试验    4    A级    A级    A级    A级

LY12铝    全浸

h    4    A级    A级    A级    A级

液    单

防锈    一级灰口铸铁    24    A级    A级    A级    A级

性试    35±2℃    片

验    RM95%    叠    4    合格    合格    合格    合格

片

对机床油漆的适应性    无不良影响    无不良影响    无不良影响    无不良影响    无不良影响

实施例9

用实施例5～8所得的切削液，经按规定的浓度用水稀释25倍后，与石油化工科学研究院油品车间生产的76-3C乳化切削液，在实际的金属切削加工中的应用效果比较见下表：

测试效果^＊

测试日期    测试零件    测试项目    测试切削液

轮廓微观不平度，Ra    光洁度

90.4.27 针阀套 内孔光洁度 实施例5 0.076

11a

实施例5 0.073 11a

90.4.27 针阀套 内孔光洁度 76-3C 0.21 9b

76-3C 0.22

9b

90.5.23 针阀套 内孔光洁度 实施例6 0.151

10a

实施例6 0.115

10b

90.5.23 针阀套 内孔光洁度 76-3C 0.308

9a

76-3C 0.310

9a

90.5.25 针阀套 内孔光洁度 实施例7 0.101

10b

实施例7 0.094 10c

90.5.25 针阀套 内孔光洁度 76-3C 0.18

9c

76-3C 0.16

10a

90.5.16 针阀套 内孔光洁度 实施例8 0.132

10a

实施例8 0.118 10a

90.5.16 针阀套 内孔光洁度 76-3C 0.171

9c

76-3c 0.132

10a

[注]：＊表中的测试效果是由北京南口机车车辆机械工厂计量科测定的。

Claims (2)

1、一种透明水溶性合成切削液，由防锈剂、清洗剂、消泡剂、减磨剂等多种组分及水组成，其特征在于防锈剂是一种吗啉的衍生物(DH)与硼酸反应后的产物，切削液的组成为：

防锈剂        31～40%(重量%，下同)，

油酸三乙醇胺  1.5～4%，

消泡剂        0.3～0.5%，

乙醇胺        1～1.5%，

苯并三氮唑    0.1～0.3%，

水            余量。

2、根据权利要求1的合成切削液，其特征在于所说的防锈剂原料吗啉衍生物（DH）是4，4′-二吗啉二乙基醚（DMDEE）及4-[2-（2-羟基乙氧基）乙基]吗啉（HEEM）的混合物，其混合比为2～4∶1（重量比），此混合物与硼酸按3～4∶1的重量比在常温及常压下搅拌0.5～1小时。