CN103351937B - 一种水溶性切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯9～26，甘油2.5～21，三乙醇胺1～16，硼砂1-7，苯并三氮唑0.04-1，聚乙二醇9～25，水14.5～35。在制备过程中，按组分重量份称取甘油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至100-120℃，恒温反应1h以上，优选1-2h，冷却至70-80℃；再依次加入油酸-2-乙基己酯，三乙醇胺，硼砂，苯并三氮唑，二甘醇，水，搅拌反应30-60分钟，即得成品。本发明提供的切削液不仅能满足冷却、润滑、清洗、防锈功能，同时又成本低、无污染环保的稳定性强的水溶性切削液。
Description
技术领域
本发明涉及切削液技术领域，尤其涉及一种水溶性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，而且切削液种类繁多，组成五花八门，通常把切削液分为油基和水基型两大类，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。
目前，国内外使用的水溶性切削液主要分为乳化型切削液和水基合成切削液。前者主要由水、矿物油和乳化剂组成，其特点是润滑性能好，但在冷却性、渗透性、稳定性上较差，使用周期短，而且由于乳化型的切削液均含有矿物油或/和植物油，因而不可生物降解，存在易变质发臭、存放使用时间短、排放勤、排量大、污染环境、耗费大量能源等缺陷；后者主要由各种水溶性添加剂(如润滑、抗磨、抗压、防锈、表面活性剂等)和水组成，其特点是不含油，在性能上具有良好的冷却性、清洗性、稳定性，从环保、节约油料资源等方面具有积极的意义，是切削液发展的主流。
然而，现有技术中水溶性切削液在使用寿命、防绣性、润滑性、适应不同材质等方面没有非常理想的使用性能和效果，在国内整个加工行业的精密加工，水性润滑材料代替油性润滑油上不能有很大的突破。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅能满足冷却、润滑、清洗、防锈功能，同时又成本低、无污染环保的稳定性强的水溶性切削液。
本发明所提供的水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯9～26，甘油2.5～21，三乙醇胺1～16，硼砂1-7，苯并三氮唑0.04-1，聚乙二醇9～25，水14.5～35。
作为优选技术方案，本发明所提供的水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯15～25，甘油5～10，三乙醇胺5～15，硼砂1-5，苯并三氮唑0.2-1，聚乙二醇15～25，水15～25。
油酸-2-乙基己酯具有良好地润滑作用。甘油既有润滑作用又可清洗，起到综合的润滑、防锈缓蚀的综合效应。
三乙醇胺本身是一种水溶性防锈剂，单独使用可在短期内有效防止钢铁生锈；三乙醇胺本身也是一种非离子表面活性剂，加入水中可显著降低水的表面张力，在水溶性切削液中加入三乙醇胺有助于切削液浸润，渗透于被切削界面上，从而充分发挥水溶性切削液的冷却与清洗作用。另外pH值是水基切削液的重要指标，pH太低易繁殖细菌，太高易伤害皮肤，降低润滑性能，而三乙醇胺是一种理想的ph值调节剂，利用其进行调节pH值，不会使切削液中其他添加剂因pH变化发生胶凝和析出。三乙醇胺与硼砂、苯并三氮唑一起使用还可协同防锈，显著提高水溶性切削液的防锈能力，并改善了对铜基切削时的防腐性能。
聚乙二醇作为表面活性剂，具有优良的分散性，同时还具有良好的润滑性。
作为优选技术方案，所述甘油是皂化甘油。皂化甘油表现出更优异的润滑作用和清洗作用。
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，所述切削液的pH值为6-9，例如为6.5、7.2、7.5、7.8、8.0=8.5等，优选7-9，进一步优选7-8。pH值是水基切削液的重要指标，pH太低易繁殖细菌，太高易伤害皮肤，降低润滑性能。因此本发明选择将切削液的pH值调节为6-9。
本发明还提供了一种水溶性切削液的制备方法，包括如下步骤：
按组分重量份称取甘油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至100-120℃，恒温反应1h以上，优选1-2h，冷却至70-80℃；再依次加入油酸-2-乙基己酯，三乙醇胺，硼砂，苯并三氮唑，二甘醇，水，搅拌反应30-60分钟，即得成品。
本发明的切削液不仅能满足冷却、润滑、清洗、防锈功能，同时又成本低、无污染环保的稳定性强的水溶性切削液，在不同的水硬度条件下，仍可保持较高的稳定性。本发明的切削液制备方法简单，快速。本发明制得的切削液适用范围广泛，可用于所有金属材质(包括钢、铝合金、镁合金等)的加工润滑需求。
具体实施方式
实施例1
一种水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯9～26，甘油2.5～21，三乙醇胺1～16，硼砂1-7，苯并三氮唑0.04-1，聚乙二醇9～25，水14.5～35。
实施例2
本实施例中，一种水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯25，甘油10，三乙醇胺5，硼砂1，苯并三氮唑0.05，聚乙二醇10，水15。
制备方法：按组分重量份称取甘油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至100℃，恒温反应1h，冷却至70℃；再依次加入油酸-2-乙基己酯，三乙醇胺，硼砂，苯并三氮唑，二甘醇，水，搅拌反应30分钟，即得成品。
实施例3
本实施例中，一种水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯10，甘油20，三乙醇胺15，硼砂5，苯并三氮唑1，聚乙二醇25，水35。
制备方法：按组分重量份称取甘油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至120℃，恒温反应2h，冷却至80℃；再依次加入油酸-2-乙基己酯，三乙醇胺，硼砂，苯并三氮唑，二甘醇，水，搅拌反应60分钟，即得成品。
实施例4
本实施例中，一种水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯15，甘油3，三乙醇胺1，硼砂2，苯并三氮唑0.5，聚乙二醇15，水25。
制备方法：按组分重量份称取甘油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至110℃，恒温反应3h，冷却至75℃；再依次加入油酸-2-乙基己酯，三乙醇胺，硼砂，苯并三氮唑，二甘醇，水，搅拌反应40分钟，即得成品。
实施例5
本实施例中，一种水溶性切削液，按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯20，甘油5，三乙醇胺7，硼砂4，苯并三氮唑0.1，聚乙二醇12，水20。
制备方法：按组分重量份称取甘油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至105℃，恒温反应1.5h，冷却至70℃；再依次加入油酸-2-乙基己酯，三乙醇胺，硼砂，苯并三氮唑，二甘醇，水，搅拌反应50分钟，即得成品
对实施例1-实施例4制得的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。
通过性能检测，本发明所提供的水溶性切削液不仅能满足冷却、润滑、清洗、防锈功能，在不同的水硬度条件下，仍可保持较高的稳定性。
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 (7)
1.一种水溶性切削液，其特征在于：按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯9～26，甘油10～21，三乙醇胺1～15，硼砂4-7，苯并三氮唑0.04-0.5，聚乙二醇9～25，水14.5～35；
所述切削液的pH值为7-8。
2.根据权利要求1所述的切削液，其特征在于：按重量份含有以下组分：油酸-2-乙基己酯15～25，甘油10，三乙醇胺5～15，硼砂4-5，苯并三氮唑0.2-0.5，聚乙二醇15～25，水15～25。
3.根据权利要求1或2所述的切削液，其特征在于：所述的甘油为皂化甘油。
4.根据权利要求1或2所述的切削液，其特征在于：所述的聚乙二醇的分子量为400~2000。
5.根据权利要求1或2所述的切削液，其特征在于：所述的聚乙二醇的分子量为400~800。
6.根据权利要求1或2所述的切削液，其特征在于：所述的聚乙二醇为聚乙二醇600。
7.一种权利要求1-6任一项所述的切削液的制备方法，包括如下步骤：
按组分重量份称取甘油和聚乙二醇，开启搅拌，并升温至100-120℃，恒温反应1h以上，冷却至70-80℃；再依次加入油酸-2-乙基己酯，三乙醇胺，硼砂，苯并三氮唑，二甘醇，水，搅拌反应30-60分钟，即得成品。
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