CN103351926A

CN103351926A - 一种水基乳化切削液及其制备方法

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Publication number: CN103351926A
Application number: CN2013102474811A
Authority: CN
Inventors: 林伟; 江海涛; 江海波; 江浩
Original assignee: Tianchang Runda Metal Antirust Auxiliary Co Ltd
Current assignee: Tianchang Runda Metal Antirust Auxiliary Co Ltd
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明涉及一种水基乳化切削液，按重量份含有以下组分：矿物油30-55.5，季戊四醇脂肪酸合成酯9.5-21，苯并三氮唑0.4-2.1，二甘醇4-11，一异丙醇胺2.5-11，硼酸4.5-16，聚乙二醇9.5-21，聚硅氧烷消泡剂0.091-1.1，水19-41。本发明还公开了该水基乳化切削液的制备方法，按组分重量份称取矿物油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至120℃，恒温反应1-2小时，冷却至70-80℃；再依次加入余下的组分，搅拌反应30-60分钟，即得成品。本发明提供的切削液不仅具有高润滑性、高防锈性、高乳化性和高稳定性，使用寿命长，而且对环境无污染，对人体无伤害，可满足多种金属的切削要求。

Description

一种水基乳化切削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及切削液技术领域，尤其涉及一种水基乳化切削液及其制备方法。

背景技术

金属切削是一种应用非常广泛的加工方法，切削过程中刀具和工件之间会产生很大的摩擦和热量，这不但影响加工效率和工件的质量，还会对刀具和设备造成损坏。因此具有良好的润滑、冷却、清洗及防锈性能的切削液，是金属切削加工中一直追求的目标。

切削液是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响。

切削液的性能取决于它的组成成分，通常把切削液分为非水溶性（油基）液和水溶性（水基）液两大类。油基切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比润滑性能相对较差，冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强，一般来说，切削速度低于30m/min时使用切削油。

但是由于油基切削液成本高并且污染相对比较严重，因而有着绿色环保型性能的水基切削液产品是切削液的发展方向，水的来源丰富，且无毒无味，是理想的绿色基础液，努力提高水基切削液性能将会取得更大的市场占有率。

水基切削液分为乳化液、合成切削液和半合成切削液三大类。乳化切削液由乳化油、乳化剂、防锈剂与水配置而成，所采用乳化油为矿物油，其含量高达80％，经水乳化成乳化液。

CN200810101181公开了一种乳化型金属切削液，由基础油或油性剂、混合醇胺、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、防锈剂、铜合金缓蚀剂、杀菌防腐剂等组成。CN200810024009公开了一种用于黑色及有色金属重负荷切削加工的水溶性低油雾防锈切削液，该切削液由防锈切削油作基础油，5-15％的乳化剂，3-10％的水溶性磷酸酯及0.5-2％的铜铝缓蚀剂组成。

然而，现有技术提出的切削液使用寿命较短，防锈性能较差、润滑性能不佳，且不适用多种材质使用。

发明内容

本发明提供了一种使用寿命长，防锈性、润滑性及清洗能力强的稳定的水溶性切削液。

本发明所提供的一种水基乳化切削液，按重量份含有以下组分：矿物油30-55.5，季戊四醇脂肪酸合成酯9.5-21，苯并三氮唑0.4-2.1，二甘醇4-11，一异丙醇胺2.5-11，硼酸4.5-16，聚乙二醇9.5-21，聚硅氧烷消泡剂0.091-1.1，水19-41。

作为优选技术方案，本发明所提供的水基乳化切削液，按重量份含有以下组分：矿物油31-45，季戊四醇脂肪酸合成酯15-20，苯并三氮唑1.0-2.0，二甘醇5-10，一异丙醇胺3-10，硼酸5-10，聚乙二醇15-20，聚硅氧烷消泡剂0.5-1.0，水20-30。

由于矿物油无极性，单一的矿物油吸附能力较差，在加工过程中，润滑性不够，为此，引入润滑性优异、倾点低、粘度适中、吸附性和抗氧化性好的季戊四醇脂肪酸酯，并在矿物油和合成酯二者之间获得满意的协调配比，有效提高了水基切削液的润滑性能，使产品在高低温状况下均具有良好稳定的润滑性，从而保证了产品在苛刻条件下有良好的润滑作用。

作为优选技术方案，所述的聚乙二醇的分子量为400～2000。分子量为400～2000的聚乙二醇可以使得切削液中各组分更好地分散在水中，同时增强切削液的润滑性能。例如500、700、1000、1500、1800等，优选400～800，进一步优选为聚乙二醇600。

作为优选技术方案，所述的聚硅氧烷消泡剂中聚二甲硅氧烷和二氧化硅的质量比为2-8:1，优选3-5:1。聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主要组成物质适当配合而成，以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡剂是消泡体系中一类理想的消泡剂。单纯的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而迟缓，消泡作用需要二氧化硅粒子来加强，二氧化硅粒子被硅油带到泡沫的空气—水界面上并进入气泡液膜由于其疏水性，与表面活性剂发泡液滴的接触角大于90°，从而迫使发泡液体从固体疏水粒子表面排开，引起泡沫的局部迅速排液而导致破裂，这样，由于协同作用，两种组成物质产生了良好的消泡效果。当聚二甲硅氧烷和二氧化硅的质量比为2-8:1，消泡效果较好，例如3:1、4:1、5:1、7:1等，优选3-5:1。

本发明还提供了一种切削液的制备方法，包括如下步骤：

按组分重量份称取矿物油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至120℃，恒温反应1-2小时，冷却至70-80℃；再依次加入季戊四醇脂肪酸合成酯，苯并三氮唑，二甘醇，一异丙醇胺，硼酸，聚硅氧烷消泡剂，水，搅拌反应30-60分钟，即得成品。

本发明所提供的切削液具有使用寿命长、良好的极压润滑性、防锈性、冷却性和清洗性，在不同的使用温度及不同的水硬条件下，仍可保持较高的稳定性。而且对环境无污染，对人体无伤害，可满足多种金属的切削要求。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，一种水基乳化切削液，按重量份含有以下组分：

矿物油30-55.5，季戊四醇脂肪酸合成酯9.5-21，苯并三氮唑0.4-2.1，二甘醇4-11，一异丙醇胺2.5-11，硼酸4.5-16，聚乙二醇9.5-21，聚硅氧烷消泡剂0.091-1.1，水19-41。

实施例2

矿物油55，季戊四醇脂肪酸合成酯10，苯并三氮唑0.5，二甘醇5，一异丙醇胺10，硼酸15，聚乙二醇（分子量2000）10，聚硅氧烷消泡剂1.0，水20。

聚硅氧烷消泡剂中聚二甲硅氧烷和二氧化硅的质量比为2:1。

按组分重量份称取矿物油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至120℃，恒温反应1小时，冷却至80℃；再依次加入季戊四醇脂肪酸合成酯，苯并三氮唑，二甘醇，一异丙醇胺，硼酸，聚硅氧烷消泡剂，水，搅拌反应30分钟，即得成品。

实施例3

矿物油31，季戊四醇脂肪酸合成酯20，苯并三氮唑2.0，二甘醇10，一异丙醇胺3，硼酸5，聚乙二醇60020，聚硅氧烷消泡剂0.1，水40。

聚硅氧烷消泡剂中聚二甲硅氧烷和二氧化硅的质量比为2-8:1，优选3-5:1

按组分重量份称取矿物油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至120℃，恒温反应2小时，冷却至70℃；再依次加入季戊四醇脂肪酸合成酯，苯并三氮唑，二甘醇，一异丙醇胺，硼酸，聚硅氧烷消泡剂，水，搅拌反应60分钟，即得成品。

实施例4

矿物油40，季戊四醇脂肪酸合成酯15，苯并三氮唑1.5，二甘醇7，一异丙醇胺7，硼酸40，聚乙二醇（分子量400）15，聚硅氧烷消泡剂0.5，水30。

聚硅氧烷消泡剂中聚二甲硅氧烷和二氧化硅的质量比为8:1。

实施例5

矿物油45，季戊四醇脂肪酸合成酯15，苯并三氮唑0.7，二甘醇6，一异丙醇胺6，硼酸10，聚乙二醇15，聚硅氧烷消泡剂0.7，水22。

聚硅氧烷消泡剂中聚二甲硅氧烷和二氧化硅的质量比为3:1。

按组分重量份称取矿物油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至120℃，恒温反应1.5小时，冷却至75℃；再依次加入季戊四醇脂肪酸合成酯，苯并三氮唑，二甘醇，一异丙醇胺，硼酸，聚硅氧烷消泡剂，水，搅拌反应40分钟，即得成品。

将实施例1至实施例5制得的水基乳化切削液，进行性能检测。

其中，pH值、腐蚀性、防锈性按GB6144进行检测；最大无卡咬负荷按GB/T3142进行检测；硬水中稳定性检测方法：制得的水溶性切削液分别加入硬度为20的水中搅拌均匀，在65℃±2℃的温度下静置1h观察；清洗能力检测：将表面附有油污的钢试片在温度为65℃条件下置于摆洗机中用切削液分别用重量法、荧光法检测其清洗能力。

通过对比分析，本发明所提供的切削液具有优异的耐腐蚀及防锈性能，同时清洗效果优良，润滑性、稳定性很好。另外，本发明产品经长时间的测试使用得出其使用寿命可达到3年以上。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种水基乳化切削液，其特征在于，按重量份含有以下组分：矿物油30-55.5，季戊四醇脂肪酸合成酯9.5-21，苯并三氮唑0.4-2.1，二甘醇4-11，一异丙醇胺2.5-11，硼酸4.5-16，聚乙二醇9.5-21，聚硅氧烷消泡剂0.091-1.1，水19-41。

2.根据权利要求1所述的水基乳化切削液，其特征在于，按重量份含有以下组分：矿物油31-45，季戊四醇脂肪酸合成酯15-20，苯并三氮唑1.0-2.0，二甘醇5-10，一异丙醇胺3-10，硼酸5-10，聚乙二醇15-20，聚硅氧烷消泡剂0.5-1.0，水20-30。

3.根据权利要求1或2所述的水基乳化切削液，其特征在于，所述的聚乙二醇的分子量为400～2000。

4.根据权利要求1或2所述的水基乳化切削液，其特征在于，所述的聚乙二醇的分子量为400～800。

5.根据权利要求1或2所述的水基乳化切削液，其特征在于，所述的聚乙二醇为聚乙二醇600。

6.根据权利要求1或2所述的水基乳化切削液，其特征在于，所述的聚硅氧烷消泡剂中聚二甲硅氧烷和二氧化硅的质量比为2-8:1，优选3-5:1。

7.权利要求1～5任一项所述的水基乳化切削液的制备方法，包括如下步骤：按组分重量份称取矿物油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至120℃，恒温反应1-2小时，冷却至70-80℃；再依次加入季戊四醇脂肪酸合成酯，苯并三氮唑，二甘醇，一异丙醇胺，硼酸，聚硅氧烷消泡剂，水，搅拌反应30-60分钟，即得成品。