CN102925271B - 一种多效型半合成微乳化切削液 - Google Patents
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Abstract
一种多效型半合成微乳化切削液，各原料组分及其质量百分数分别为：单乙醇胺，工业级：9～12%；苯并三氮唑，工业级：0.1～0.2%；硼酸，工业级：8～10%；5号白油：14～18%；基础油150SN：14～18%；妥尔油脂肪酸，工业级：4～6%；癸二酸，工业级：0.8～1.2%；含磷硼酸酯水基润滑剂：4～8%；丙二醇苯醚，工业级：0.8～1.5%；脂肪醇醚，工业级：1～3%；1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢三嗪，工业级：1.5～2.5%；有机硅消泡剂，工业级：0.1～0.2%；余量为水，上述各原料组分的质量百分数相加为百分之百。本发明具有良好的润滑极压性能，具有生物降解性，不污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及润滑剂技术领域，尤其是涉及一种半合成金属加工切削液。
背景技术
当前的金属加工液行业，对于苛刻难加工的材质和工艺（材质如不锈钢、高硬质合金钢等；工艺如攻丝、深孔钻、铰削等），必须使用高润滑和极压性能的金属加工液，有时甚至必须用切削油来加工。目前技术层面上使用较多的是提高切削液中基础油的含量和采用氯化石蜡作为极压润滑剂，以保证其润滑和极压性能。但是这两类原料的生物降解性极差，对环境的污染很大。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种多效型半合成微乳化切削液。本发明不仅具有良好的润滑极压性能，而且具有生物降解性，不污染环境。
本发明的技术方案如下：
一种多效型半合成微乳化切削液，将各原料组分混合后搅拌均匀即可，各原料组分及其质量百分数分别为：
单乙醇胺，工业级：9~12%；
苯并三氮唑，工业级：0.1~0.2%；
硼酸，工业级：8~10%；
5号白油：14~18%；
基础油150SN：14~18%；
妥尔油脂肪酸，工业级：4~6%；
癸二酸，工业级：0.8~1.2%；
含磷硼酸酯水基润滑剂：4~8%；
丙二醇苯醚，工业级：0.8~1.5%；
脂肪醇醚，工业级：1~3%；
1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢三嗪，工业级 ：1.5~2.5%；
有机硅消泡剂，工业级：0.1~0.2%；
余量为水，上述各原料组分的质量百分数相加为百分之百；
其中含磷硼酸酯水基润滑剂的制备方法如下：
（1）将硼酸、原料A、丙三醇投入到反应釜中，在抽真空和不断搅拌的条件下进行反应，反应温度为80~120℃，反应时间60~120分钟；
（2）关闭抽真空，反应釜内温度冷却至50℃以下，再向反应釜中缓慢加入五氧化二磷，不断搅拌，控制反应温度在90℃以下，加料完毕后搅拌50~70分钟；
（3）控制温度在90℃以下，向反应釜中加纯水，搅拌60~90分钟；
（4）将反应釜温度降到室温，出料；
所述原料A为TX-(4~9）中的一种或AEO(4~9)中的一种；
上述各原料的纯度及质量百分数为：原料A，工业级，70~85%；硼酸，工业级，2.5~4%；丙三醇，工业级，2~6.5%；五氧化二磷，工业级，4~7%；纯水，工业级，3~17%。
所述脂肪醇醚的脂肪醇碳链数为C16~C18，环氧乙烷数为2~5。优选的，所述脂肪醇醚可选用油醇EO2，或油醇EO5，或SASOL公司的产品Marlox RT42、或SASOL公司的产品Marlox RT64。有机硅消泡剂可选用Dow Corning公司的产品AFG-3168，或信越公司的产品KS603、或信越公司的产品KM72S。其中1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢三嗪，简称BK，
其中各原料的主要作用如表1所示：
表1
其中有机硅消泡剂种类繁多，可以任意选用市面上常用的产品型号，并不限于Dow Corning公司的产品AFG-3168，信越公司的产品KS603、KM72S。
将各原料组分混合后搅拌时，温度保持为20~40℃；
制备含磷硼酸酯水基润滑剂时，在步骤（2）中控制温度在90℃以下，是为了减少磷的烧结现象。
本发明有益的技术效果在于：
本发明是以特有的含磷硼酸酯水基润滑剂为主要的极压润滑剂，取代常用润滑剂配方中的氯化石蜡类极压剂，与水、矿油、乳化剂、缓蚀剂、偶合剂、消泡剂及杀菌剂等复配起来，在满足产品高润滑极压性能的同时，还可有效减少基础油和各类表活剂的用量。
本发明润滑极压性能的保证是基于配方中的含磷硼酸酯水基润滑剂。含磷硼酸酯的抗磨机理是在摩擦表面生成一层既含有机物又含有无机物的无定形结构膜，具体来讲归结于两个方面：（1）硼酸酯在摩擦表面分解形成氧化硼薄膜；（2） 含磷硼酸酯中的磷在摩擦中与器件表面的铁形成磷酸铁薄膜。这两种薄膜的形成都有助于抗磨减摩作用，其中磷的添加有助于形成磷酸铁，而金属阳离子可以起到稳定磷酸盐薄膜的作用。四球长磨实验表明，含磷硼酸酯润滑剂与ZDDP类润滑剂具有优秀的抗磨协同作用。
本发明和国内外同类产品相比较，具有以下优点：
（1）本发明具有优异的润滑极压性能。10%的水溶液的极压性检测结果为：PD值（N）>1100N，PB值>70kgf，减磨性??值< 0.13。
（2）本发明具有优异的缓蚀和防锈性能，可适合铸铁、合金钢、不锈钢、铝合金等多种材质的加工。对黑色金属的工序间防锈达7~15天。
（3）本发明为半透明到不透明微乳液到不透明，生物稳定性好，使用周期长，不易发臭。
（4）本发明具有良好的清洗性能，加工后的工件很清洁。
（5）本发明不含不易生物降解的氯化石蜡和易致癌的亚硝酸钠，环保性好，使用安全。
具体实施方式
实施例1
首先制备含磷硼酸酯水基润滑剂：
（1）将硼酸、原料A、丙三醇投入到反应釜中，在抽真空和不断搅拌的条件下进行反应，反应温度为80℃，反应时间120分钟；
（2）关闭抽真空，反应釜内温度冷却至50℃以下，再向反应釜中缓慢加入五氧化二磷，不断搅拌，控制反应温度在90℃以下，加料完毕后搅拌1小时；
（3）控制温度在90℃以下，向反应釜中加纯水，搅拌60分钟；
（4）将反应釜温度降到室温，出料，得到含磷硼酸酯水基润滑剂。
然后将自来水、单乙醇胺、苯并三氮唑、硼酸、5号白油、基础油150SN、妥尔油脂肪酸、癸二酸、硼磷酸酯水基润滑剂、丙二醇苯醚、脂肪醇醚（RT42）、BK、有机硅消泡剂在20℃下混合、搅拌均匀即可得到本多效型半合成微乳化切削液。
实施例2
首先制备含磷硼酸酯水基润滑剂：
（1）将硼酸、原料A、丙三醇投入到反应釜中，在抽真空和不断搅拌的条件下进行反应，反应温度为120℃，反应时间60分钟；
（2）关闭抽真空，反应釜内温度冷却至50℃以下，再向反应釜中缓慢加入五氧化二磷，不断搅拌，控制反应温度在90℃以下，加料完毕后搅拌50分钟；
（3）控制温度在90℃以下，向反应釜中加纯水，搅拌70分钟；
（4）将反应釜温度降到室温，出料，得到含磷硼酸酯水基润滑剂。
然后将自来水、单乙醇胺、苯并三氮唑、硼酸、5号白油、基础油150SN、妥尔油脂肪酸、癸二酸、硼磷酸酯水基润滑剂、丙二醇苯醚、脂肪醇醚（RT42）、BK、有机硅消泡剂在30℃下混合、搅拌均匀即可得到本多效型半合成微乳化切削液。
实施例3
首先制备含磷硼酸酯水基润滑剂：
（1）将硼酸、原料A、丙三醇投入到反应釜中，在抽真空和不断搅拌的条件下进行反应，反应温度为100℃，反应时间100分钟；
（2）关闭抽真空，反应釜内温度冷却至50℃以下，再向反应釜中缓慢加入五氧化二磷，不断搅拌，控制反应温度在90℃以下，加料完毕后搅拌70分钟；
（3）控制温度在90℃以下，向反应釜中加纯水，搅拌80分钟；
（4）将反应釜温度降到室温，出料，得到含磷硼酸酯水基润滑剂。
然后将自来水、单乙醇胺、苯并三氮唑、硼酸、5号白油、基础油150SN、妥尔油脂肪酸、癸二酸、硼磷酸酯水基润滑剂、丙二醇苯醚、脂肪醇醚（RT42）、BK、有机硅消泡剂在40℃下混合、搅拌均匀即可得到本多效型半合成微乳化切削液。
制备含磷硼酸酯水基润滑剂时，实施例1~3所用的原料重量见表2所示，单位为kg。
表2
制备本多效型半合成微乳化切削液时，实施例1~3所用的各原料质量见表3所示，单位为kg。
表3
将实施例1所得多效型半合成微乳化切削液进行性能检测，检测所依据的试验方法及检测结果如表4所示。
表4
从表4的检测结果可以看出，本发明所制备的切削液极压润滑性能良好，能够满足多效型微乳化切削液（MAF）的润滑性要求，可以使用在车、铣、镗、铰、钻、攻丝等多种工序的重切削及强力磨削的加工中。
Claims (4)
1.一种多效型半合成微乳化切削液，将各原料组分混合后搅拌均匀即可，其特征在于各原料组分及其质量百分数分别为：
单乙醇胺，工业级：9~12%；
苯并三氮唑，工业级：0.1~0.2%；
硼酸，工业级：8~10%；
5号白油：14~18%；
基础油150SN：14~18%；
妥尔油脂肪酸，工业级：4~6%；
癸二酸，工业级：0.8~1.2%；
含磷硼酸酯水基润滑剂：4~8%；
丙二醇苯醚，工业级：0.8~1.5%；
脂肪醇醚，工业级：1~3%；
1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢三嗪，工业级 ：1.5~2.5%；
有机硅消泡剂，工业级：0.1~0.2%；
余量为水，上述各原料组分的质量百分数相加为百分之百；
其中含磷硼酸酯水基润滑剂的制备方法如下：
（1）将硼酸、原料A、丙三醇投入到反应釜中，在抽真空和不断搅拌的条件下进行反应，反应温度为80~120℃，反应时间60~120分钟；
（2）关闭抽真空，反应釜内温度冷却至50℃以下，再向反应釜中缓慢加入五氧化二磷，不断搅拌，控制反应温度在90℃以下，加料完毕后搅拌50~70分钟；
（3）控制温度在90℃以下，向反应釜中加纯水，搅拌60~90分钟；
（4）将反应釜温度降到室温，出料；
所述原料A为TX-4~TX-9中的一种或AEO4~AEO9中的一种；
上述各原料的纯度及质量百分数为：原料A，工业级，70~85%；硼酸，工业级，2.5~4%；丙三醇，工业级，2~6.5%；五氧化二磷，工业级，4~7%；纯水，工业级，3~17%。
2.根据权利要求1所述的多效型半合成微乳化切削液，其特征在于所述脂肪醇醚的脂肪醇碳链数为C16~C18，环氧乙烷数为2~5。
3.根据权利要求1或2所述的多效型半合成微乳化切削液，其特征在于所述脂肪醇醚可选用油醇EO2，或油醇EO5，或SASOL公司的产品Marlox RT42、或SASOL公司的产品Marlox RT64。
4.根据权利要求1所述的多效型半合成微乳化切削液，其特征在于所述有机硅消泡剂可选用Dow Corning公司的产品AFG-3168，或信越公司的产品KS603、或信越公司的产品KM72S。
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| 孙小然等."含磷硼酸酯润滑油添加剂的合成与性能测试".《精细石油化工》.2000,(第1期),第42-44页. |
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Effective date of registration: 20131119 Address after: District 214000 of Jiangsu province Wuxi Xian Lu Mei Cunxi 129-1 (530 business center) Applicant after: Song Xiaolin Address before: District 214000 of Jiangsu province Wuxi Xian Lu Mei Cunxi 129-1 (530 business center) Applicant before: Song Xiaolin Applicant before: Yang Jinbing |
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Denomination of invention: Multiple-effect type semi-synthetic micro-emulsion cutting solution Effective date of registration: 20160919 Granted publication date: 20140514 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd Wuxi science and Technology Branch Pledgor: Wuxi Technology Co., Ltd.|Song Xiaolin Registration number: 2016990000793 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20181219 Granted publication date: 20140514 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd Wuxi science and Technology Branch Pledgor: NANOLUBTECH (WUXI) SCI&TECH CO., LTD.|Song Xiaolin Registration number: 2016990000793 |