CN103060073B - 一种硬质合金加工专用全合成磨削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬质合金加工专用全合成磨削液及其制备方法，将高效专用组分、极压润滑剂与水在30～80℃混合搅拌10min～1h得混合物组分A；将pH稳定剂、防锈剂与水在30～80℃混合搅拌10min～1h得混合物组分B；将表面活性剂、偶合剂在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；将A、B、C三组混合物组分加入反应釜中，在30～80℃混合搅拌10min～1h得产品。本发明中制备的磨削液能有效抑制钴浸出，具有良好的润滑性、冷却性、防锈性及清洗性，使用寿命长，绿色环保。

Description

一种硬质合金加工专用全合成磨削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种全合成磨削液，更具体地说，涉及一种硬质合金加工专用全合成磨削液，本发明还涉及一种硬质合金加工专用全合成磨削液的制备方法，属于金属加工液领域。

背景技术

硬质合金由于具有特别高的硬度和耐磨性，即使在1000℃高温时仍具有很高的强度和硬度，这种高硬度的性能是一般金属所难以媲美的，此外，还具有耐热、耐腐蚀等一系列的性能优点，因此，被广泛地应用于制作刀具材料、磨（切）削有色金属、塑料、玻璃、高锰钢、工具钢等难加工的材料。

硬质合金材料由两部分组成，即：硬化相和粘结金属。粘结金属中常用的是钴和镍。钴作为金属与碳的粘接剂，起骨架作用。硬质合金中钴的浸出会导致合金骨架松散、性质变化、寿命缩短，析出的钴还会导致使用者皮肤过敏、支气管纤维变性，严重损害人体健康，废液还会严重污染生态环境。研究发现，水性金属加工液中乙醇胺尤其是三乙醇胺能增加钴的浸出率。因此，研发钴浸出率低或基本不浸出的金属加工液是含钴硬质合金加工技术发展的需要。

磨削加工是金属加工行业极为重要的加工方式之一。目前磨削加工使用较广的磨削液是油性和水性的磨削液，油性磨削液润滑性和防锈性好，但含有亚硝酸盐、碳酸钠、矿物油等组分，损害人体健康，严重污染环境，而且不易清洗，给后面工序带来一定的不便；水性磨削液冷却性好，但润滑性、防锈性和清洗性不足，同时由于其溶液中浸出钴量多，严重地限制了其广泛应用。然而，相较于油性磨削液，水性磨削液成本低，绿色环保，在国际能源危机紧张与全球生态环境恶化的局势下，水性磨削液具有明显的优势。因此，研发润滑、冷却、防锈、清洗性能优异，使用寿命长的水性磨削液，同时能有效抑制钴的浸出是硬质合金磨削液可持续发展的必经之路。

国外研究发现，异亚丙基甘油及其衍生物（2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-基）-乙酸甲酯的混合物组分由于具有优异的抗氧化性、润滑性和燃烧值，将会取代乙醚等易挥发、易爆的传统添加剂，成为新型的安全环保的生物柴油添加剂。研究发现该混合物还具有优良的流动性、渗透性、杀菌性和消泡性，可用做溶剂型清洗剂，也可起到抑制磨削液中钴浸出的作用。以异亚丙基甘油为原料合成（2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-基）-乙酸甲酯，并将该混合物组分作为硬质合金加工专用全合成磨削液的高效环保组分尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术的不足与缺陷，提供一种具有优异的润滑性、冷却性、防锈性及清洗性；能有效抑制钴浸出、使用寿命长、可生物降解的绿色环保高效硬质合金加工专用全合成磨削液。本发明还提供了这种硬质合金加工专用全合成磨削液的制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种硬质合金加工专用全合成磨削液，按重量百分比计，由以下组分组成：

其中，所述极压润滑剂为有机酸与有机胺/有机醇在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；所述高效专用组分为异亚丙基甘油（I）与（2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-基）-乙酸甲酯（II）的混合物，具有以下结构：

优选的是：所述的磨削液，按重量百分比计，由以下组分组成：

优选的是：所述的有机酸为硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸中的一种或两种以上的混合物；

优选的是：所述的有机胺为单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或两种以上的混合物；

优选的是：所述的有机醇为聚乙二醇、聚甘油、聚醚四醇中的一种或两种以上的混合物；

优选的是：所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、妥尔油酰胺、Span60、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或两种以上的混合物；

优选的是：所述的pH稳定剂为单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或两种以上的混合物；

优选的是：所述的偶合剂为聚醚、二甘醇、甘油、丙二醇、乙二醇中的一种或两种以上的混合物；

优选的是：所述的防锈剂为日本宇都的DDDA；

本发明还提供了一种上述硬质合金加工专用全合成磨削液的制备方法，包括以下步骤：

a)将高效专用组分、极压润滑剂与水在30～80℃下，混合搅拌10min～1h得混合物组分A；

b)将pH稳定剂、防锈剂与水在30～80℃下，混合搅拌10min～1h得混合物组分B；

c)将表面活性剂、偶合剂在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；

d)将A、B、C三组混合物组分加入反应釜中，在30～80℃搅拌混合10min～1h得产品；

其中，所述的极压润滑剂为有机酸与有机胺和/或有机醇在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；所述的高效专用组分由摩尔比为1：0.005~0.02的异亚丙基甘油和NaOH，在90～130℃下，搅拌反应0.5～2.5h，自来水冲洗过滤两次后，80℃减压蒸馏20min得到的蒸馏底物。

本发明中所采用的高效专用组分异亚丙基甘油与（2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-基）-乙酸甲酯混合物的制备方法，请参考CN102229596，属于现有技术，在此不再做详细说明。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：

1、本发明中所采用的高效专用组分异亚丙基甘油与（2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-基）-乙酸甲酯的混合物具有优异的抗氧化性、润滑性和燃烧值，可作为辅助的润滑剂、杀菌剂和抗氧化剂，增强体系的润滑性能，延长体系的使用寿命；该混合物还具有优异的流动性和渗透性，使体系具有更优良的清洗效果。

2、本发明使用长碳链的有机酸与有机胺或高聚的有机醇反应制得的酰胺或酯，替代乙醇胺，作为极压润滑剂，增强了体系润滑性，稳定维持体系的酸碱度，不伤害人体健康、无环境污染，而且能有效抑制钴的浸出。此外，由于具有较高的分子量，因而能很好的粘附在工件与磨具之间，即使瞬间温度达到1000℃，也不会分解变质或燃烧，依然能很好的起润滑与抗磨的作用。

3、本发明所使用的pH稳定剂能将磨削液的pH值控制在8.3～9.2之间，有效抑制体系中细菌的滋生，延长加工液的使用寿命，而且即使磨削液浓度低于3%也可正常使用，大幅度降低液槽换液频率，厂家的生产效率大幅度提高。

4、本发明所使用表面活性剂、偶合剂与高效专用组分复配，使磨削液的清洗性能大幅度提高，工件只需用清水冲洗就可完全清洗干净，不残留任何的油迹和污迹；而且该磨削液不用额外添加任何消泡剂或抑泡剂，基本不产生气泡，能很好的保证该磨削液的冷却性能，同时降低其使用成本，减少环境污染。

5、本发明所使用防锈剂，属于长碳链二元羧酸，能很好的覆盖在合金表面，防止工件氧化锈蚀，高温时可与工件表面产生化学反应生成防锈效果更好的有机金属化合物，大幅度延长工件的防锈期限，使生产安排更合理，降低生产成本。

6、本发明的所有组分均具有环保性，不含亚硝酸盐、碳酸钠、矿物油等组分，对环境污染少，而且不会对使用者身体健康造成损害，属于绿色环保的全合成磨削液。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的描述，但本发明并不限于下述实施例。如果没有特殊说明，本发明采用的原料均可在市场上购买到。

本发明中所采用的高效专用组分的异亚丙基甘油与（2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-基）-乙酸甲酯的制备方法，请参考CN102229596，属于现有技术，在此不再做具体说明。

实施例1

其中，极压润滑剂为摩尔比为1:1的油酸和聚甘油在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；所述的高效专用组分由摩尔比为1：0.01的异亚丙基甘油和NaOH，在110℃下，搅拌反应1h，自来水冲洗过滤两次后，80℃减压蒸馏20min后得到的蒸馏底物。

按照以上物料与重量百分比，该磨削液的制备方法为：

a）将高效专用组分、极压润滑剂与水在60℃混合搅拌40min得混合物组分A；

b）将三异丙醇胺、DDDA与水在70℃混合搅拌55min得混合物组分B；

c）将脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、二甘醇在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；

d）将A、B、C三组混合物组分加入反应釜中，在60℃混合搅拌50min得产品。取一定量产品进行测试，测试结果如表1所示：

实施例2

其中，极压润滑剂为摩尔比为2:1的蓖麻油酸和二异丙醇胺在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；所述的高效专用组分由摩尔比为1：0.005的异亚丙基甘油和NaOH，在90℃下，搅拌反应0.5h，自来水冲洗过滤两次后，80℃减压蒸馏20min后得到的蒸馏底物。

按照以上物料与重量百分比，该磨削液的制备方法为：

a）将高效专用组分、极压润滑剂与水在30℃混合搅拌1h得混合物组分A；

b）将单异丙醇胺、DDDA与水在80℃混合搅拌10min得混合物组分B；

c）将妥尔油酰胺、聚醚在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；

d）将A、B、C三组混合物组分加入反应釜中，在30℃混合搅拌1h得产品。取一定量产品进行测试，测试结果如表1所示：

实施例3

其中，极压润滑剂为摩尔比为4:1的硬脂酸和聚醚四醇在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；所述的高效专用组分由摩尔比为1：0.02的异亚丙基甘油和NaOH，在130℃下，搅拌反应2.5h，自来水冲洗过滤两次后，80℃减压蒸馏20min得到的蒸馏底物。

按照以上物料与重量百分比，其磨削液的制备方法为：

a）将高效专用组分、极压润滑剂与水在80℃混合搅拌10min得混合物组分A；

b）将二异丙醇胺、DDDA与水在30℃混合搅拌1h得混合物组分B；

c）将脂肪醇聚氧乙烯醚、甘油在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；

d）将A、B、C三组混合物组分加入反应釜中，在80℃混合搅拌10min得产品。取一定量产品进行测试，测试结果如表1所示：

实施例4

其中，极压润滑剂为摩尔比为2：1：1的硬脂酸、油酸和三异丙醇胺在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；高效专用组分由摩尔比为1：0.01的异亚丙基甘油和NaOH，在100℃下，搅拌反应2h，自来水冲洗过滤两次后，80℃减压蒸馏20min得到的蒸馏底物。

按照以上物料与重量百分比，该磨削液的制备方法为：

a）将高效专用组分、极压润滑剂与水在80℃混合搅拌1h得混合物组分A；

b）将三异丙醇胺、DDDA与水在80℃混合搅拌1h得混合物组分B；

c）将脂肪醇聚氧乙烯醚、妥尔油酰胺、聚醚、甘油在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；

d）将A、B、C三组混合物组分加入反应釜中，在80℃混合搅拌1h得产品。取一定量产品进行测试，测试结果如表1所示：

表1本公司产品与市场上同类产品的性能对比

本发明的硬质合金加工专用全合成磨削液的润滑、冷却、防锈、清洗性能均满足国标GB/T6144-2010的要求，使用寿命长，性价比高，其综合性能超越奎克的2769DL全合成磨削液，由于其均使用环保的、对皮肤无刺激的原材料，不损害人体健康、不污染环境，符合国家环保条例中相关要求，并已通过SGS和MSDS认证。

本发明所描述的具体实施例只用于对该磨削液的具体实现过程的详细描述，而不是对该磨削液制备方法的限定。任何对此产品进行的修饰与改良，在专利范围或范畴内同类或相近物质的替代与使用，均属于本发明专利范围，受本专利保护。

Claims (10)

1.一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：按重量百分比计，由以下组分组成：

其中，所述极压润滑剂为有机酸与有机胺/有机醇在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；所述高效专用组分为异亚丙基甘油（I）与（2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-基）-乙酸甲酯（II）的混合物，具有以下结构：

2.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：按重量百分比计，由以下组分组成：

3.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：所述的有机酸为硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸中的一种或两种以上的混合物。

4.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：所述的有机胺为单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或两种以上的混合物。

5.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：所述的有机醇为聚乙二醇、聚甘油、聚醚四醇中的一种或两种以上的混合物。

6.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、妥尔油酰胺、Span60、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或两种以上的混合物。

7.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：所述的pH稳定剂为单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或两种以上的混合物。

8.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：所述的偶合剂为聚醚、二甘醇、甘油、丙二醇、乙二醇中的一种或两种以上的混合物。

9.按照权利要求1所述的一种硬质合金加工专用全合成磨削液，其特征在于：所述的防锈剂为日本宇都的DDDA。

10.一种如权利要求1所述的硬质合金加工专用全合成磨削液的制备方法，其特征在于：包含以下制备步骤：

a)将高效专用组分、极压润滑剂与水在30～80℃下，混合搅拌10min～1h得混合物组分A；

b)将pH稳定剂、防锈剂与水在30～80℃下，搅拌混合10min～1h得混合物组分B；

c)将表面活性剂、偶合剂在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；

d)将步骤a)、b)、c)中的制得的混合物组分A、混合物组分B和混合物组分C加入反应釜中，在30～80℃搅拌混合10min～1h得产品；

其中，所述的极压润滑剂为有机酸与有机胺/有机醇在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所制得的产物；所述的高效专用组分由摩尔比为1：005～0.02的异亚丙基甘油和NaOH，在90～130℃下，搅拌反应0.5～2.5h，自来水冲洗过滤两次后，80℃减压蒸馏20min得到的蒸馏底物。