CN102634407A - 一种新型全合成水溶性镁合金切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：包括按重量配比的以下组分：8～12％多元酸酰胺酯缓蚀剂、15～26％聚醚、0.5～1.5％气雾抑制剂、15～25％润滑剂、0.1～3％杀菌剂和水。本发明采用聚醚提高产品抗镁硬水性能、使用多元酸酰胺酯作为镁合金缓蚀剂，并复配润滑剂、杀菌剂、气雾抑制剂，使得切削液不但具有优异的润滑冷却效果，还具有优异的抗镁硬水性能、优异的防止镁腐蚀性能以及作业安全性能，是目前全乳型镁合金切削液的最佳替代产品。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金加工中的切削液，尤其是一种新型全合成水溶性镁合金切削液及其制备方法。
背景技术
镁合金是一种在金属镁内加入其它元素后构成的轻质材料，具有密度小、比强度高、弹性模量大、散热好、消震性好的优点，其承受冲击载荷能力较铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀能力好，其被广泛地应用在航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
镁合金在高速切削加工时会产生大量的热量，这些热量通过切屑、刀具、工件、切削液及周围的空气传导出去，其中的切削液为乳化型切削液，该切削液具有润滑，防锈、清洗、极压等功能。但是这种乳化型切削液存在以下缺点：1.该乳化型切削液中含有一定量的矿物油，不仅提高了整体的成本，而且矿物油会由于氧化的原因导致腐败变臭，缩短了使用寿命。2.镁合金加工中，金属镁与液体发生反应，会析出部分镁离子，使切削液的水质硬度升高，导致破乳分层，缩短了切削液的使用寿命，而频繁更换切削液也会增加生产成本。3.镁合金加工中会有氢气析出，氢气浓度的持续升高会产生爆炸的危险，严重威胁了操作人员的人身安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供配方合理、效果好的一种新型全合成水溶性镁合金切削液。
本发明采取的技术方案是：
一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：包括按重量配比的以下组分：
而且，所述多元酸酰胺酯缓蚀剂由多元酸和有机胺合成，其中：
所述多元酸为四聚蓖麻油酸、磷酸、琥珀酸、松香基二元酸、松香基三元酸或松香基四元酸中的一种；
所述有机胺为乙二胺、1，5-二甲基己胺，三辛胺、己二胺、N，N-二甲基-乙醇胺或四乙烯五胺中的一种。
而且，所述松香基二元酸为丙烯海松酸，所述松香基三元酸为马来海松酸或富马海松酸。
而且，所述聚醚为以下(1)～(4)结构中的任意一种：
(1)
其中，
x＝6～20，x为偶数；
y＝6～20，y为偶数；
(2)
其中，
m1＝6～20，n1＝8～26；m1和n1均为偶数；
m2＝6～20，n2＝8～26；m2和n2均为偶数；
m3＝6～20，n3＝8～26；m3和n3均为偶数；
(3)
其中，
a1＝6～20，b1＝8～20；a1和b1均为偶数；
a2＝6～20，b2＝8～20；a2和b2均为偶数；
(4)
CnH(2n-1)O(C3H6O)p(C2H4O)q
其中，
n＝2～12，p＝6～26，q＝8～26，
n、p和q均为偶数。
而且，所述气雾抑制剂为聚丙烯乙烯酰胺或1，2-长链环氧烷高聚物。
而且，所述润滑剂为植物油基酯类润滑剂。
而且，所述润滑剂为植物油水解后生成的脂肪酸与醇反应生成的醇酯，其中：
所述植物油为菜籽油、蓖麻油或豆油；
所述醇为三甘醇、二甘醇、环己醇、丙烯醇、辛醇、十二醇、三羟甲基丙烷、丙二醇酯或己二醇酯。
而且，所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯中的一种或两种。
而且，所述水为去离子水。
本发明的另一个目的是提供一种新型全合成水溶性镁合金切削液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将水升温至40～50℃，搅拌的同时加入多元酸酰胺酯缓蚀剂、聚醚和润滑剂；
(2)搅拌的同时，在步骤(1)得到的液体中加入气雾抑制剂和杀菌剂，加入的过程中保温；
(3)将步骤(2)得到的液体冷却至室温，即制得成品。
本发明的优点和积极效果是：
1.本切削液中不含矿物油，不仅不会出现长期存放的腐败变质问题，切削液可稳定存放，在正常使用浓度下，半年以上均不需要进行切削液的更换，而且矿物油的取消大大降低了整体成本。
2.本切削液中使用的多元酸酰胺酯缓蚀剂对镁有特有的缓蚀作用，不需要在切削液中添加其他缓蚀剂，同时多元酸酰胺酯缓蚀剂对黑色金属也同时具有防锈、缓蚀的作用。
3.本切削液中的润滑剂和聚醚，均能提高产品加工时的润滑性，其中的聚醚能提高切削液的清洗能力及抗硬水能力，使切削液能抗15000mg/L的镁硬水，远高于其它产品。
4.本切削液中的气雾抑制剂为高分子类聚合物，在镁合金的高速切削加工过程中能抑制氢气的逸出，避免了氢爆的危险，提高了现场操作人员工作的安全性。
5.本发明采用聚醚提高产品抗镁硬水性能、使用多元酸酰胺酯作为镁合金缓蚀剂，并复配润滑剂、杀菌剂、气雾抑制剂，使得切削液不但具有优异的润滑冷却效果，还具有优异的抗镁硬水性能、优异的防止镁腐蚀性能以及作业安全性能，是目前全乳型镁合金切削液的最佳替代产品。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：包括按重量配比的以下组分：
本实施例中，所述多元酸酰胺酯缓蚀剂由多元酸和有机胺合成，其中：所述多元酸为四聚蓖麻油酸、磷酸、琥珀酸、松香基二元酸、松香基三元酸或松香基四元酸中的一种；所述有机胺为乙二胺、1，5-二甲基己胺，三辛胺、己二胺、N，N-二甲基-乙醇胺或四乙烯五胺中的一种。所述松香基二元酸优选为丙烯海松酸，所述松香基三元酸优选为马来海松酸或富马海松酸。
所述聚醚为以下(1)～(4)结构中的任意一种：
(1)
其中，
x＝6～20，x为偶数；
y＝6～20，y为偶数；
(2)
其中，
m1＝6～20，n1＝8～26；m1和n1均为偶数；
m2＝6～20，n2＝8～26；m2和n2均为偶数；
m3＝6～20，n3＝8～26；m3和n3均为偶数；
(3)
其中，
a1＝6～20，b1＝8～20；a1和b1均为偶数；
a2＝6～20，b2＝8～20；a2和b2均为偶数；
(4)
CH(2n-1)O(C3H6O)p(C2H4O)q
其中，
n＝2～12，p＝6～26，q＝8～26，
n、p和q均为偶数。
所述气雾抑制剂为聚丙烯乙烯酰胺或1，2-长链环氧烷高聚物，前者的分子量为800～850万，后者的分子量为9～10万。
所述润滑剂为植物油基酯类润滑剂。所述润滑剂为植物油水解后生成的脂肪酸与醇反应生成的醇酯，其中：所述植物油为菜籽油、蓖麻油或豆油；所述醇为三甘醇、二甘醇、环己醇、丙烯醇、辛醇、十二醇、三羟甲基丙烷、丙二醇酯或己二醇酯。该处的植物油水解后生成多种脂肪酸，这些脂肪酸与相应的醇生成的醇酯为一混合物，该混合物即可以作为润滑剂使用。
所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯中的一种或两种。
所述水为去离子水。
上述新型全合成水溶性镁合金切削液的制备方法包括以下步骤：
(1)将水升温至40～50℃，搅拌的同时加入多元酸酰胺酯缓蚀剂、聚醚和润滑剂；
(2)搅拌的同时，在步骤(1)得到的液体中加入气雾抑制剂和杀菌剂，加入的过程中保温；
(3)将步骤(2)得到的液体冷却至室温，即制得成品。
实施例1
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将去离子水升温至40℃，搅拌的同时加入多元酸酰胺酯缓蚀剂、聚醚和润滑剂；
(2)搅拌的同时，在步骤(1)得到的液体中加入气雾抑制剂和杀菌剂，加入的过程中保温；
(3)将步骤(2)得到的液体冷却至室温，即制得成品。
实施例2
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将去离子水升温至50℃，搅拌的同时加入多元酸酰胺酯缓蚀剂、聚醚和润滑剂；
(2)搅拌的同时，在步骤(1)得到的液体中加入气雾抑制剂和杀菌剂，加入的过程中保温；
(3)将步骤(2)得到的液体冷却至室温，即制得成品。
实施例3
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将去离子水升温至45℃，搅拌的同时加入多元酸酰胺酯缓蚀剂、聚醚和润滑剂；
(2)搅拌的同时，在步骤(1)得到的液体中加入气雾抑制剂和杀菌剂，加入的过程中保温；
(3)将步骤(2)得到的液体冷却至室温，即制得成品。
实施例4
制备方法与实施例1相同。
实施例5
制备方法与实施例2相同。
实施例6
制备方法与实施例3相同。
实施例7
制备方法与实施例1相同。
实施例8
制备方法与实施例2相同。
实施例9
制备方法与实施例3相同。
实施例10
制备方法与实施例1相同。
实施例11
制备方法与实施例2相同。
实施例12
制备方法与实施例3相同。
实施例13
制备方法与实施例1相同。
实施例14
制备方法与实施例2相同。
实施例15
制备方法与实施例3相同。
将实施例1～15制得的成品倒入纯净水或自来水中，倒入的同时进行搅拌，同时水槽开动循环，使混合液体循环均匀，配置浓度为3～5％的混合液体，备用。
表1：产品检测结果及试验方法
上述各实施例的成品按表1的标准进行检验，均符合规定。存放半年以上，使用MERCK778Cult-Dip combi试纸进行测试，细菌和霉菌的含量均小于103per ml。可以抗15000mg/L的镁硬水，远高于其它产品。3％的水溶液，牌号为MB2的镁片，55℃条件下，24小时不变色。同时该产品能有效抑制氢气的产生，确保工厂作业安全性。
Claims (10)
1.一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：包括按重量配比的以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述多元酸酰胺酯缓蚀剂由多元酸和有机胺合成，其中：
所述多元酸为四聚蓖麻油酸、磷酸、琥珀酸、松香基二元酸、松香基三元酸或松香基四元酸中的一种；
所述有机胺为乙二胺、1，5-二甲基己胺，三辛胺、己二胺、N，N-二甲基-乙醇胺或四乙烯五胺中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述松香基二元酸为丙烯海松酸，所述松香基三元酸为马来海松酸或富马海松酸。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述聚醚为以下(1)～(4)结构中的任意一种：
(1)
其中，
x＝6～20，x为偶数；
y＝6～20，y为偶数；
(2)
其中，
m1＝6～20，n1＝8～26；m1和n1均为偶数；
m2＝6～20，n2＝8～26；m2和n2均为偶数；
m3＝6～20，n3＝8～26；m3和n3均为偶数；
(3)
其中，
a1＝6～20，b1＝8～20；a1和b1均为偶数；
a2＝6～20，b2＝8～20；a2和b2均为偶数；
(4)
CnH(2n-1)O(C3H6O)p(C2H4O)q
其中，
n＝2～12，p＝6～26，q＝8～26，
n、p和q均为偶数。
5.根据权利要求1或2或3项所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述气雾抑制剂为聚丙烯乙烯酰胺或1，2-长链环氧烷高聚物。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述润滑剂为植物油基酯类润滑剂。
7.根据权利要求6所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述润滑剂为植物油水解后生成的脂肪酸与醇反应生成的醇酯，其中：
所述植物油为菜籽油、蓖麻油或豆油；
所述醇为三甘醇、二甘醇、环己醇、丙烯醇、辛醇、十二醇、三羟甲基丙烷、丙二醇酯或己二醇酯。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯中的一种或两种。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液，其特征在于：所述水为去离子水。
10.根据权利要求1所述的一种新型全合成水溶性镁合金切削液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将水升温至40～50℃，搅拌的同时加入多元酸酰胺酯缓蚀剂、聚醚和润滑剂；
(2)搅拌的同时，在步骤(1)得到的液体中加入气雾抑制剂和杀菌剂，加入的过程中保温；
(3)将步骤(2)得到的液体冷却至室温，即制得成品。
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